JP2022170056A - steel - Google Patents

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JP2022170056A
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雅之 堀本
Masayuki Horimoto
佑介 臼井
Yusuke Usui
力 大木
Tsutomu Oki
昌弘 山田
Masahiro Yamada
美有 佐藤
Miyu Sato
則暁 三輪
Noriaki Miwa
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NTN Corp
Nippon Steel Corp
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NTN Corp
Nippon Steel Corp
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Abstract

To provide a steel having excellent hot workability, and having an excellent surface starting exfoliation service life and excellent shape stability when bearing parts are manufactured.SOLUTION: A steel which includes a decarbonized layer, and a steel core part inner than the decarbonized layer is such that: a chemical composition of the steel core part comprises by mass%, C:0.80-1.10%, Si:0.15-0.50%, Mn:0.30-0.70%, Cr:1.30-1.60%, Mo:0.10-0.50%, V:0.12-0.50%, Al:0.005-0.050%, P:0.020% or less, S:0.010% or less, N:0.0150% or less, and O:0.0015% or less; the balance comprises Fe and impurities; formula (1) and formula (2) described in the specifications are satisfied; and a depth of the decarbonized layer and a diameter of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel satisfy formula (3) described in the specification.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は鋼材に関し、さらに詳しくは、軸受部品の素材となる鋼材に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to steel materials, and more particularly to steel materials that are used as materials for bearing components.

軸受部品の素材となる鋼材として、軸受鋼や、肌焼き鋼が用いられてきた。軸受鋼は、JIS G 4805(2019)に規定された、SUJ3及びSUJ5に代表される。肌焼き鋼は、JIS G 4053(2016)に規定された、SNCM815に代表される。 Bearing steel and case hardened steel have been used as steel materials for bearing parts. Bearing steels are represented by SUJ3 and SUJ5 specified in JIS G 4805 (2019). Case hardening steel is represented by SNCM815 defined in JIS G 4053 (2016).

これらの鋼材を素材に軸受部品が製造される場合、その製造方法は次のとおりである。鋼材に対して、熱間加工(熱間鍛造)、及び、球状化焼鈍を実施する。球状化焼鈍後の鋼材に対して、切削加工等を実施して、所望の形状の中間品を製造する。中間品に対して、熱処理を実施して、鋼材の硬さ及び鋼材のミクロ組織を調整する。以上の工程により、上述の鋼材を素材として、所望の軸受性能(表面起点剥離寿命等)を有する軸受部品が製造される。 When a bearing component is manufactured using these steel materials, the manufacturing method is as follows. Hot working (hot forging) and spheroidizing annealing are performed on the steel material. After the spheroidizing annealing, the steel material is subjected to cutting or the like to manufacture an intermediate product having a desired shape. The intermediate product is subjected to heat treatment to adjust the hardness of the steel and the microstructure of the steel. Through the above steps, a bearing component having desired bearing performance (surface-originating flaking life, etc.) is manufactured using the above-described steel material as a raw material.

上述のとおり、軸受部品の製造工程では、軸受性能を高めるため、熱処理が実施される。熱処理とは、たとえば、焼入れ焼戻し、浸炭処理、浸窒処理、及び、浸炭浸窒処理である。本明細書において、浸炭処理とは、浸炭焼入れ及び焼戻しを意味する。本明細書においてさらに、浸窒処理とは、浸窒焼入れ及び焼戻しを意味する。本明細書においてさらに、浸炭浸窒処理とは、浸炭浸窒焼入れ及び焼戻しを意味する。熱処理によって、鋼材の表層には、焼入れ層、浸炭層、浸窒層、及び、浸炭浸窒層等の硬化層が形成される。これらの硬化層により、表面起点剥離寿命等の軸受性能が向上する。 As described above, heat treatment is performed in the manufacturing process of bearing components in order to improve bearing performance. Heat treatment includes, for example, quenching and tempering, carburizing, nitriding, and carbo-nitriding. As used herein, carburizing treatment means carburizing quenching and tempering. Further, in this specification, nitriding treatment means nitriding quenching and tempering. Further, in this specification, the term carbo-nitriding treatment means carbo-nitriding quenching and tempering. Hardened layers such as a quenched layer, a carburized layer, a nitrified layer, and a carbo-nitrided layer are formed on the surface layer of the steel material by the heat treatment. These hardened layers improve the bearing performance such as the surface initiated flaking life.

軸受部品の軸受性能を高める技術が、特開平8-49057号公報(特許文献1)、及び、特開2008-280583号公報(特許文献2)に提案されている。 Techniques for improving the bearing performance of bearing components have been proposed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 8-49057 (Patent Document 1) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-280583 (Patent Document 2).

特許文献1に提案される転がり軸受は、軌道輪及び転動体からなり、軌道輪及び転動体の少なくとも一つが、重量%で、C:0.1~0.7%、Cr:0.5~3.0%、Mn:0.3~1.2%、Si:0.3~1.5%、Mo:3%以下、V:0.8~2.0%を含有する鋼を素材とする。当該素材に対して浸炭又は浸炭浸窒処理を実施して製造した製品は、表面の炭素濃度が0.8~1.5重量%、かつ、表面のV/C濃度比が1~2.5の関係を満たす。その結果、製品表面には、VC型炭化物が析出する。この転がり軸受は、軸受性能の1つである耐摩耗性が高い、と特許文献1には開示されている。 The rolling bearing proposed in Patent Document 1 consists of a bearing ring and a rolling element, and at least one of the bearing ring and the rolling element contains, by weight %, C: 0.1 to 0.7%, Cr: 0.5 to 3.0%, Mn: 0.3-1.2%, Si: 0.3-1.5%, Mo: 3% or less, V: 0.8-2.0% do. Products manufactured by carburizing or carbonitriding the material have a surface carbon concentration of 0.8 to 1.5% by weight and a surface V/C concentration ratio of 1 to 2.5. satisfy the relationship As a result, VC-type carbide precipitates on the surface of the product. Patent Document 1 discloses that this rolling bearing has high wear resistance, which is one of the bearing performances.

特許文献2に提案される肌焼鋼は、質量%で、C:0.1~0.4%、Si:0.5%以下、Mn:1.5%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Cr:0.3~2.5%、Mo:0.1~2.0%、V:0.1~2.0%、Al:0.050%以下、O:0.0015%以下、N:0.025%以下、V+Mo:0.4~3.0%を含有し、残部Fe及び不純物からなる。この肌焼鋼はさらに、焼戻し後の表層C濃度が0.6~1.2%で、表面硬さがHRC58~64未満であり、かつ、表層に分散析出するV系炭化物のうち、粒径100nm未満の微細なV系炭化物の個数割合が80%以上である。この肌焼鋼から製造される軸受部品等では、微細に分散したV系炭化物が水素のトラップサイトとなり、耐水素脆性が高まる。その結果、軸受性能の1つである面疲労寿命が高まる、と特許文献2には開示されている。 The case-hardened steel proposed in Patent Document 2 has, in mass%, C: 0.1 to 0.4%, Si: 0.5% or less, Mn: 1.5% or less, P: 0.03% or less. , S: 0.03% or less, Cr: 0.3 to 2.5%, Mo: 0.1 to 2.0%, V: 0.1 to 2.0%, Al: 0.050% or less, It contains O: 0.0015% or less, N: 0.025% or less, V+Mo: 0.4 to 3.0%, and the balance is Fe and impurities. This case-hardening steel further has a surface layer C concentration of 0.6 to 1.2% after tempering, a surface hardness of HRC 58 to less than 64, and, among V-based carbides dispersedly precipitated on the surface layer, the grain size The number ratio of fine V-based carbides of less than 100 nm is 80% or more. In a bearing component or the like manufactured from this case-hardening steel, the finely dispersed V-based carbides serve as trap sites for hydrogen, increasing hydrogen embrittlement resistance. Patent document 2 discloses that as a result, the surface fatigue life, which is one of the bearing performances, is increased.

特開平8-49057号公報JP-A-8-49057 特開2008-280583号公報JP 2008-280583 A

ところで、軸受部品には、鉱山機械や建設機械に用いられる中型及び大型の軸受部品と、自動車等に用いられる小型の軸受部品とが存在する。自動車用途の小型軸受部品は、たとえば、トランスミッション等の駆動部品に適用される軸受部品等である。ここで、自動車用途の小型軸受部品は、潤滑油が循環する環境にて使用されることが多い。このとき、軸受部品の周囲の歯車部品由来の摩耗粉が、循環する潤滑油に混入し、軸受内に異物として侵入する場合がある。そのため、小型軸受部品には、このような異物が混入した状態においても、優れた表面起点剥離寿命を有することが求められる。しかしながら、上記特許文献1及び2では、軸受部品に異物が軸受内に混入した状態における表面起点剥離寿命について、検討されていない。 Bearing parts include medium-sized and large-sized bearing parts used in mining machines and construction machines, and small-sized bearing parts used in automobiles and the like. Small bearing parts for automotive applications are, for example, bearing parts applied to drive parts such as transmissions. Small bearing parts for automobiles are often used in an environment where lubricating oil circulates. At this time, abrasion powder derived from the gear parts around the bearing parts may mix with the circulating lubricating oil and enter the bearing as foreign matter. Therefore, small bearing parts are required to have an excellent surface-initiated flaking life even in a state in which such foreign matter is mixed. However, in Patent Literatures 1 and 2, no consideration is given to the life of surface originating flaking in a state in which foreign matter is mixed in the bearing component.

自動車用途の小型軸受部品ではさらに、近年、使用中の摩擦抵抗やトルクの伝達抵抗を低減するため、軸受部品に使用される潤滑油の粘度の低下や、潤滑油の使用量の低減が試みられている。一方、潤滑油の粘度を低下した場合、及び/又は、潤滑油の使用量を低減した場合、軸受部品同士の接触面における、潤滑油の膜厚が低下する。その結果、軸受部品に加わる圧力(以下、面圧ともいう)が高まりやすくなる。 In recent years, in order to reduce frictional resistance and torque transmission resistance during use, attempts have been made to reduce the viscosity and amount of lubricating oil used in small bearing parts for automobiles. ing. On the other hand, when the viscosity of the lubricating oil is lowered and/or when the amount of the lubricating oil used is reduced, the film thickness of the lubricating oil on the contact surfaces between the bearing parts is reduced. As a result, the pressure applied to the bearing component (hereinafter also referred to as surface pressure) tends to increase.

一方、軸受部品に対して高い面圧が繰り返し加わると、軸受部品が変形する可能性がある。具体的に、たとえば、軸受部品の転動面の変形量が大きくなれば、転動体(玉、ころ)と、内輪及び外輪との隙間が大きくなる。この場合、軸受部品が、回転する部材(シャフト等)を正確な位置で回転可能に支持できなくなる。その結果、軸受部品及び軸受部品に支持される部材に振動が発生し、騒音の原因となる。そのため、軸受部品には、使用中に高い面圧が繰り返し付与されても、変形しにくく、形状変化しにくい特性(以下、形状安定性ともいう)が求められてきている。しかしながら、上記特許文献1及び2では、軸受部品の形状安定性について、検討されていない。 On the other hand, if high surface pressure is repeatedly applied to the bearing component, the bearing component may deform. Specifically, for example, when the amount of deformation of the rolling surface of the bearing component increases, the gap between the rolling elements (balls, rollers) and the inner and outer rings increases. In this case, the bearing component cannot rotatably support a rotating member (such as a shaft) at an accurate position. As a result, the bearing component and members supported by the bearing component vibrate, causing noise. For this reason, bearing components are required to have properties (hereinafter also referred to as shape stability) that are resistant to deformation and change in shape even when high surface pressure is repeatedly applied during use. However, in Patent Documents 1 and 2, the shape stability of the bearing component is not considered.

軸受部品はさらに、上述のとおり、鋼材に熱間鍛造が実施されて製造される。そのため、軸受部品の素材となる鋼材には、熱間鍛造時に割れが発生しにくい特性(以下、熱間加工性ともいう)が求められる。しかしながら、上記特許文献1及び2では、鋼材の熱間加工性について、検討されていない。 Further, the bearing component is manufactured by subjecting the steel material to hot forging, as described above. Therefore, the steel material used as the raw material for the bearing parts is required to have a characteristic that cracks are unlikely to occur during hot forging (hereinafter also referred to as hot workability). However, in Patent Documents 1 and 2, the hot workability of steel materials is not examined.

本開示の目的は、優れた熱間加工性を有し、軸受部品を製造した場合に、軸受部品に異物が混入した状態においても優れた表面起点剥離寿命と、軸受部品に高い面圧が繰り返し付与されても優れた形状安定性とを有する、鋼材を提供することである。 The object of the present disclosure is to provide a bearing component that has excellent hot workability, and when a bearing component is manufactured, has an excellent surface-originating flaking life even when foreign matter is mixed in the bearing component, and high surface pressure is repeatedly applied to the bearing component. To provide a steel material having excellent shape stability even if it is imparted.

本開示による鋼材は、
脱炭層と、
前記脱炭層よりも内部の鋼材芯部とを備え、
前記鋼材芯部の化学組成は、質量%で、
C:0.80~1.10%、
Si:0.15~0.50%、
Mn:0.30~0.70%、
Cr:1.30~1.60%、
Mo:0.10~0.50%、
V:0.12~0.50%、
Al:0.005~0.050%、
P:0.020%以下、
S:0.010%以下、
N:0.0150%以下、
O:0.0015%以下、及び、
残部はFe及び不純物からなり、かつ、式(1)及び式(2)を満たし、
前記脱炭層の深さと、前記鋼材の長手方向に垂直な断面の直径とが、式(3)を満たす。
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
d/D<0.010 (3)
ここで、式(1)及び式(2)中の各元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「0」が代入される。式(3)中のdには前記脱炭層の深さがmmで、Dには前記鋼材の長手方向に垂直な断面の直径がmmで代入される。
The steel according to the present disclosure is
a decarburized layer;
and a steel core inside the decarburized layer,
The chemical composition of the steel core is, in mass %,
C: 0.80 to 1.10%,
Si: 0.15 to 0.50%,
Mn: 0.30-0.70%,
Cr: 1.30-1.60%,
Mo: 0.10-0.50%,
V: 0.12 to 0.50%,
Al: 0.005 to 0.050%,
P: 0.020% or less,
S: 0.010% or less,
N: 0.0150% or less,
O: 0.0015% or less, and
The balance consists of Fe and impurities, and satisfies formulas (1) and (2),
The depth of the decarburized layer and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material satisfy expression (3).
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
d/D<0.010 (3)
Here, the content of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formulas (1) and (2) in mass %. If the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol. The depth of the decarburized layer in mm is substituted for d in the formula (3), and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material is substituted for D in mm.

本開示による鋼材は、優れた熱間加工性を有し、軸受部品を製造した場合に、異物が混入した状態においても優れた表面起点剥離寿命と、高い面圧が繰り返し付与されても優れた形状安定性とを有する。 The steel material according to the present disclosure has excellent hot workability, and when a bearing component is manufactured, it has an excellent surface-originating flaking life even when foreign matter is mixed in, and an excellent surface-induced flaking life even when high surface pressure is repeatedly applied. It has shape stability.

図1は、スラスト型の転動疲労試験機の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a thrust-type rolling contact fatigue tester.

本発明者らは、軸受部品の素材となる鋼材の熱間加工性を高め、かつ、鋼材から軸受部品を製造した場合に、軸受部品に異物が混入しても表面起点剥離寿命を高め、軸受部品に高い面圧が繰り返し付与されても形状安定性を高める方法について、調査及び検討を行った。 The inventors of the present invention have improved the hot workability of the steel material that is the raw material of the bearing parts, and when the bearing parts are manufactured from the steel material, the surface originating flaking life is increased even if foreign matter is mixed in the bearing parts, and the bearing Investigations and studies were conducted on methods for improving shape stability even when high surface pressure is repeatedly applied to parts.

初めに、本発明者らは、化学組成に着目して、鋼材の熱間加工性を高め、軸受部品に異物が混入しても表面起点剥離寿命を高め、軸受部品に高い面圧が繰り返し付与されても形状安定性を高める方法について検討した。その結果、本発明者らは、化学組成が、質量%で、C:0.80~1.10%、Si:0.15~0.50%、Mn:0.30~0.70%、Cr:1.30~1.60%、Mo:0.10~0.50%、V:0.12~0.50%、Al:0.005~0.050%、P:0.020%以下、S:0.010%以下、N:0.0150%以下、O:0.0015%以下、Ca:0~0.0050%、Cu:0~0.50%、Ni:0~0.50%、Nb:0~0.050%、Ti:0~0.050%以下、及び、残部がFe及び不純物からなる鋼材であれば、優れた熱間加工性を有し、軸受部品に異物が混入しても優れた表面起点剥離寿命を有し、軸受部品に高い面圧が繰り返し付与されても優れた形状安定性を有する可能性があると考えた。 First, the present inventors focused on the chemical composition to improve the hot workability of the steel material, increase the life of surface-originating flaking even when foreign matter is mixed in the bearing parts, and repeatedly apply high surface pressure to the bearing parts. We investigated a method to improve the shape stability even if it is As a result, the present inventors found that the chemical composition is, in mass%, C: 0.80 to 1.10%, Si: 0.15 to 0.50%, Mn: 0.30 to 0.70%, Cr: 1.30-1.60%, Mo: 0.10-0.50%, V: 0.12-0.50%, Al: 0.005-0.050%, P: 0.020% Below, S: 0.010% or less, N: 0.0150% or less, O: 0.0015% or less, Ca: 0-0.0050%, Cu: 0-0.50%, Ni: 0-0. 50%, Nb: 0 to 0.050%, Ti: 0 to 0.050% or less, and the balance being Fe and impurities, the steel material has excellent hot workability and prevents foreign matter from entering the bearing parts. It was thought that it could have an excellent surface-initiated flaking life even if it is mixed in, and that it may have excellent shape stability even if high surface pressure is repeatedly applied to the bearing part.

しかしながら、本発明者らの検討の結果、化学組成中の各元素の含有量が上述の範囲内を満たす鋼材であっても、必ずしも上記特性(鋼材の熱間加工性、軸受部品とした場合の表面起点剥離寿命、及び、形状安定性)が十分に得られない場合があることが判明した。そこで、本発明者らはさらに検討を行った。その結果、本発明者らは次の知見を得た。 However, as a result of investigations by the present inventors, it was found that even if the content of each element in the chemical composition satisfies the above range, the above properties (hot workability of the steel material, the performance of bearing parts) It was found that there are cases where sufficient surface-originating peeling life and shape stability are not obtained. Therefore, the present inventors conducted further studies. As a result, the present inventors obtained the following findings.

[式(1)について]
上述のとおり、自動車用途の小型軸受部品では、軸受部品に異物が混入する場合がある。軸受部品に異物が混入した場合、使用中に軸受部品の軌道輪の軌道面と、転動体の転動面との間に噛み込まれ、軌道面及び/又は転動面に圧痕が形成されやすくなる。さらに、圧痕周縁に形成される盛り上がり部では、応力集中が生じやすい。その結果、軌道面及び/又は転動面では、疲労破壊が起こりやすい。このように、軸受部品に異物が混入した場合、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下しやすい。
[Regarding formula (1)]
As described above, in the case of small bearing parts for automotive applications, foreign matter may enter the bearing parts. If a foreign object gets into a bearing component, it is caught between the raceway surface of the bearing ring of the bearing component and the rolling surface of the rolling element during use, and dents are likely to be formed on the raceway surface and/or the rolling surface. Become. Furthermore, stress concentration is likely to occur in the raised portion formed around the indentation. As a result, fatigue fracture is likely to occur on the raceway surface and/or the rolling contact surface. As described above, when foreign matter is mixed in the bearing component, the life of the bearing component due to surface-initiated flaking tends to decrease.

さらに、上述のとおり、鋼材を素材として軸受部品を製造する場合、熱間鍛造及び切削加工を実施した鋼材(中間品)には、熱処理(焼入れ焼戻し、浸炭処理、浸炭浸窒処理、又は、浸窒処理)が実施される。ここで、上述の化学組成を有する鋼材(中間品)に対して熱処理を実施した場合、中間品の表層には、析出物が分散する。軸受部品の表層に析出物が多数分散すれば、析出強化によって軸受部品の表層をさらに硬くすることができる。その結果、軸受部品の表面起点剥離寿命がさらに高まる可能性がある。そこで本発明者らは、熱処理後の軸受部品の表層の析出物に着目して、軸受部品の表面起点剥離寿命を高める方法を検討した。 Furthermore, as described above, when steel materials are used as raw materials to manufacture bearing parts, the steel materials (intermediate products) subjected to hot forging and cutting are subjected to heat treatment (quenching and tempering, carburizing, carbonitriding, or immersion). nitrogen treatment) is carried out. Here, when a steel material (intermediate product) having the chemical composition described above is subjected to heat treatment, precipitates are dispersed in the surface layer of the intermediate product. If a large number of precipitates are dispersed on the surface layer of the bearing component, the surface layer of the bearing component can be further hardened by precipitation strengthening. As a result, the surface initiated flaking life of the bearing component may be further increased. Therefore, the present inventors focused on the precipitates on the surface layer of the bearing component after heat treatment, and investigated a method for increasing the surface-initiated flaking life of the bearing component.

上述の化学組成のうち、V、Nb及びTiは、析出物のうち炭化物、窒化物及び炭窒化物(以下、炭化物、窒化物及び炭窒化物を総称して、「炭窒化物等」ともいう)を形成する。具体的に、V、Nb及びTiは、V炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等を形成する。つまり、熱処理によって、軸受部品の表層にV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等を多数析出させれば、軸受部品の表面起点剥離寿命をさらに高められる可能性がある。 Of the chemical compositions described above, V, Nb, and Ti are carbides, nitrides, and carbonitrides among the precipitates (hereinafter, carbides, nitrides, and carbonitrides are collectively referred to as “carbonitrides, etc.” ). Specifically, V, Nb, and Ti form V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and composite carbonitrides thereof. In other words, if a large number of V carbonitrides, Nb carbonitrides, Ti carbonitrides, and composite carbonitrides of these are precipitated on the surface layer of the bearing component by heat treatment, surface-originating flaking of the bearing component will occur. Life expectancy may be further increased.

一方、上述の化学組成を有する鋼材を製造する際、鋼材中に粗大な析出物が形成する場合がある。鋼材中に粗大な析出物が形成されれば、その鋼材を素材として製造された軸受部品にも粗大な析出物が残存する。粗大な析出物は、軸受部品の使用中において疲労破壊の起点となりやすい。つまり、鋼材中に粗大な析出物が形成されると、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。要するに、単に析出物を多数析出させればよいのではなく、微細なV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等を、熱処理によって軸受部品に多数形成することで、軸受部品に異物が混入した場合であっても、表面起点剥離寿命を高められると考えられる。 On the other hand, when producing a steel material having the chemical composition described above, coarse precipitates may be formed in the steel material. If coarse precipitates are formed in the steel material, the coarse precipitates will also remain in bearing components manufactured using the steel material as a raw material. Coarse precipitates tend to act as starting points for fatigue fracture during use of the bearing component. In other words, when coarse precipitates are formed in the steel material, the life of the bearing component due to surface-initiated flaking is reduced. In short, it is not sufficient simply to deposit a large number of precipitates, but fine V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and composite carbonitrides thereof, etc. are formed into bearings by heat treatment. It is thought that by forming a large number of these on the component, the life of the surface-initiated flaking can be increased even if foreign matter is mixed in the bearing component.

そこで本発明者らは、上述の化学組成を有する中間品に熱処理を実施して、軸受部品中に微細なV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等を形成するには、これらの析出核生成サイトを増加させることが有効であると考えた。具体的に、上述の化学組成のうち、Cr及びMoは、熱処理時に上述の炭窒化物等を形成するための析出核生成サイトを増加させる。その結果、軸受部品中において、上述の炭窒化物等の形成が促進される。一方、V、Nb、Ti、Cr及びMo含有量が高すぎれば、軸受部品の素材である鋼材を製造する際に上述の炭窒化物等が多数形成され、鋼材中で粗大化する場合がある。したがって、熱処理後の軸受部品に上述の炭窒化物等を微細に分散させて軸受部品の表面起点剥離寿命をさらに高めるためには、上述の化学組成を有する鋼材においてV、Nb、Ti、Cr及びMo含有量を適切に制御すればよいことが、本発明者らの検討により明らかになった。 Therefore, the present inventors performed a heat treatment on the intermediate product having the above-described chemical composition, and added fine V carbonitrides, Nb carbonitrides, Ti carbonitrides, etc., to the bearing parts. It was considered effective to increase these precipitation nucleation sites in order to form composite carbonitrides and the like. Specifically, among the chemical compositions described above, Cr and Mo increase precipitation nucleation sites for forming the above-described carbonitrides and the like during heat treatment. As a result, the formation of the above-described carbonitrides and the like is promoted in the bearing component. On the other hand, if the contents of V, Nb, Ti, Cr, and Mo are too high, a large number of the above-mentioned carbonitrides and the like are formed during the production of the steel material that is the raw material for the bearing parts, and may become coarse in the steel material. . Therefore, in order to finely disperse the above-mentioned carbonitrides and the like in the bearing component after heat treatment and further increase the life of the surface-initiated flaking of the bearing component, V, Nb, Ti, Cr and The study by the present inventors has revealed that the Mo content should be appropriately controlled.

以上の知見に基づいて、本発明者らは、鋼材のV、Nb、Ti、Cr及びMo含有量と、軸受部品の表面起点剥離寿命との関係を調査した。その結果、本発明者らは、化学組成中の各元素含有量が上述の範囲内である鋼材において、さらに、V、Nb、Ti、Cr及びMo含有量が次の式(1)を満たせば、後述の式(2)を満たすことを前提として、軸受部品としたときに十分な表面起点剥離寿命が得られることを見出した。
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「0」が代入される。
Based on the above findings, the present inventors investigated the relationship between the V, Nb, Ti, Cr, and Mo contents of steel materials and the surface-initiated flaking life of bearing components. As a result, the present inventors found that, in a steel material in which the content of each element in the chemical composition is within the above range, if the content of V, Nb, Ti, Cr and Mo satisfies the following formula (1): On the premise that the formula (2) described below is satisfied, it was found that a sufficient surface-originating flaking life can be obtained when used as a bearing component.
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
Here, the content of the corresponding element is substituted for each element symbol in formula (1) in mass %. If the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol.

[式(2)について]
上述のとおり、軸受部品には、高い面圧が繰り返し加わる場合がある。高い面圧が繰り返し加わった軸受部品は、変形が起こりやすい。その結果、軸受部品及び軸受部品に支持される部材に振動が発生し、騒音の原因となる。そのため、軸受部品には、使用中に高い面圧が繰り返し付与されても、変形しにくく、形状変化しにくい特性(形状安定性)が求められてきている。
[Regarding formula (2)]
As described above, bearing components may be repeatedly subjected to high surface pressure. Bearing components to which high surface pressure is repeatedly applied are likely to be deformed. As a result, the bearing component and members supported by the bearing component vibrate, causing noise. Therefore, bearing components are required to have properties (shape stability) that are resistant to deformation and change in shape even when high surface pressure is repeatedly applied during use.

そこで本発明者らは、鋼材を素材として製造された軸受部品において、形状安定性に影響する因子を調査した。ここで、上述のとおり、軸受部品は、上述の化学組成を有する中間品に熱処理を実施して製造される。つまり、軸受部品の部品芯部では、熱処理によってミクロ組織が変態している可能性が高い。そこで本発明者らは、軸受部品の部品芯部におけるミクロ組織に着目して、軸受部品の形状安定性との関係を調査した。その結果、熱処理後の軸受部品の部品芯部に残留オーステナイトが含有していると、高い面圧を繰り返し付与されることによって軸受部品が変形しやすくなることが判明した。 Therefore, the present inventors investigated the factors that affect the shape stability of bearing components manufactured using steel as a raw material. Here, as described above, the bearing component is manufactured by heat-treating an intermediate product having the chemical composition described above. In other words, there is a high possibility that the core portion of the bearing component undergoes a microstructure transformation due to the heat treatment. Therefore, the present inventors focused on the microstructure in the component core of the bearing component and investigated the relationship with the shape stability of the bearing component. As a result, it was found that if retained austenite is contained in the component core of the bearing component after heat treatment, the bearing component is likely to deform due to repeated application of high surface pressure.

以上の知見に基づいて、本発明者らは、上述の化学組成を有する中間品に熱処理を実施した場合、残留オーステナイトの生成に特に影響する元素を調査した。その結果、上述の化学組成のうち、特に、Si、Mn、Cr及びNi含有量が、軸受部品の部品芯部における残留オーステナイトの生成量に影響を与えることが判明した。そこで本発明者らは、Si、Mn、Cr及びNi含有量と、軸受部品の形状安定性との関係をさらに調査した。その結果、化学組成の各元素含有量が上述の範囲内であって、Si、Mn、Cr及びNi含有量が次の式(2)を満たせば、式(1)を満たすことを前提として、軸受部品が表面起点剥離寿命に優れるだけでなく、軸受部品の形状安定性も高められることを見出した。
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
ここで、式(2)中の各元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。
Based on the above findings, the present inventors investigated elements that particularly affect the formation of retained austenite when the intermediate product having the chemical composition described above is heat-treated. As a result, it was found that among the chemical compositions described above, the contents of Si, Mn, Cr and Ni in particular affect the amount of retained austenite produced in the core of the bearing component. Therefore, the inventors further investigated the relationship between the Si, Mn, Cr and Ni contents and the shape stability of the bearing component. As a result, if the content of each element in the chemical composition is within the above range and the Si, Mn, Cr and Ni contents satisfy the following formula (2), on the premise that formula (1) is satisfied, It was found that the bearing component not only has excellent surface-initiated flaking life, but also improves the shape stability of the bearing component.
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
Here, the content of the corresponding element is substituted for each element symbol in formula (2) in mass%.

[式(3)について]
上述のとおり、軸受部品は、熱間鍛造が実施されて製造される。しかしながら、上述の化学組成を有する鋼材に対して熱間鍛造を実施して中間品を製造した場合、中間品の表面に割れ(熱間鍛造割れ)が発生する場合があった。一方、上述の化学組成を有する鋼材では、化学組成の観点から、熱間加工性を保持できていると推察される。つまり、上述の化学組成を有する鋼材では、化学組成以外の要因により、熱間加工性が低下している可能性がある。そこで本発明者らは、熱間加工性を低下させる要因のうち、化学組成以外の要因について詳細に検討した。その結果、軸受部品の素材となる鋼材の表面に微小な表面疵が形成されている場合に、その表面疵が表面欠陥として作用して、表面疵を起点とした熱間鍛造割れが発生することが明らかになった。
[Regarding formula (3)]
As described above, the bearing component is manufactured by performing hot forging. However, when a steel material having the above chemical composition is subjected to hot forging to produce an intermediate product, cracks (hot forging cracks) may occur on the surface of the intermediate product. On the other hand, it is presumed that the steel material having the chemical composition described above is able to maintain the hot workability from the viewpoint of the chemical composition. In other words, the steel material having the chemical composition described above may have deteriorated hot workability due to factors other than the chemical composition. Therefore, the present inventors have made detailed studies on factors other than the chemical composition among the factors that reduce the hot workability. As a result, when minute surface flaws are formed on the surface of the steel material that is the raw material for the bearing parts, the surface flaws act as surface flaws, and hot forging cracks originating from the surface flaws occur. became clear.

そこで本発明者らは、鋼材に表面疵が形成されるのを抑制する手段について、詳細に検討した。具体的に、本発明者らは、上述の化学組成を有する鋼材の表面疵の周辺部分のC濃度を調査した。その結果、上述の化学組成を有する鋼材では、表面疵の周辺部分において、C濃度が低下していることが明らかになった。このことから本発明者らは、鋼材の表層に脱炭層が形成されているのではないかと考えた。 Accordingly, the present inventors have made detailed studies on means for suppressing the formation of surface flaws in steel materials. Specifically, the present inventors investigated the C concentration in the peripheral portion of the surface flaw of the steel material having the chemical composition described above. As a result, it was found that in the steel material having the chemical composition described above, the C concentration was lowered in the peripheral portions of the surface flaws. From this, the present inventors considered that a decarburized layer may be formed on the surface layer of the steel material.

上述の化学組成を有する鋼材を製造する場合、その表面に脱炭層が形成される場合がある。脱炭層とは、鋼材の表面部分でCが酸化され、ガスとして抜けていくことによって形成される、C含有量が低減された層を意味する。脱炭層ではC含有量が低減されているため、硬さが低い。つまり、表層に脱炭層が形成されていれば、高温状態での鋼材と搬送装置等との接触により、鋼材の表層には、表面疵が形成されやすくなる。特に、脱炭層が深く形成されれば、表面疵も深く形成されやすくなる。 When manufacturing a steel material having the above chemical composition, a decarburized layer may be formed on the surface. A decarburized layer means a layer with a reduced C content, which is formed when C is oxidized on the surface of a steel material and escapes as gas. Since the decarburized layer has a reduced C content, the hardness is low. That is, if a decarburized layer is formed on the surface layer, surface flaws are likely to be formed on the surface layer of the steel material due to contact between the steel material and a conveying device or the like in a high temperature state. In particular, if the decarburized layer is formed deeply, surface flaws are likely to be formed deeply.

すなわち、上述の化学組成を有する鋼材において、表面の脱炭層を薄く形成することにより、表面疵が深く形成されにくくなり、熱間鍛造時に表面疵を起因とした割れが発生しにくくなると考えられる。本発明者らの詳細な検討の結果さらに、熱間鍛造割れの起点となる表面疵の形成には、鋼材の脱炭層の深さだけでなく、鋼材の長手方向に垂直な断面の直径からも影響を受けることが明らかになった。すなわち、鋼材の脱炭層の深さと、鋼材の長手方向に垂直な断面の直径との関係を調整することによって、熱間鍛造時に表面疵を起因とした割れの発生を抑制できる可能性がある。 That is, it is thought that forming a thin decarburized layer on the surface of the steel material having the above-described chemical composition makes it difficult for deep surface flaws to form, and makes it difficult for cracks due to surface flaws to occur during hot forging. As a result of detailed studies by the present inventors, it was found that the formation of surface flaws, which are the origin of hot forging cracks, depends not only on the depth of the decarburized layer of the steel material, but also on the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material. revealed to be affected. That is, by adjusting the relationship between the depth of the decarburized layer of the steel material and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material, it is possible to suppress the occurrence of cracks caused by surface defects during hot forging.

そこで本発明者らは、上述の化学組成を有する鋼材について、脱炭層の深さと、鋼材の長手方向に垂直な断面の直径とに着目し、鋼材の熱間加工性との関係を詳細に調査検討した。その結果、本発明者らは、上述の化学組成を有する鋼材では、脱炭層と、脱炭層よりも内部の鋼材芯部とを備えること、及び、鋼材の脱炭層の深さと、鋼材の長手方向に垂直な断面の直径とが、式(3)を満たせば、化学組成が上述の式(1)及び(2)を満たすことを前提として、軸受部品が表面起点剥離寿命に優れ、軸受部品の形状安定性を高められるだけでなく、鋼材の熱間加工性を高められることを見出した。
d/D<0.010 (3)
ここで、式(3)中のdには前記脱炭層の深さがmmで、Dには前記鋼材の長手方向に垂直な断面の直径がmmで代入される。
Therefore, the present inventors focused on the depth of the decarburized layer and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material having the above-described chemical composition, and investigated in detail the relationship between the hot workability of the steel material. investigated. As a result, the present inventors have found that the steel material having the above-described chemical composition has a decarburized layer and a steel core part inside the decarburized layer, and the depth of the decarburized layer of the steel material and the longitudinal direction of the steel material If the diameter of the cross section perpendicular to the It was found that not only the shape stability can be improved, but also the hot workability of the steel material can be improved.
d/D<0.010 (3)
Here, the depth of the decarburized layer in mm is substituted for d in the formula (3), and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material is substituted for D in mm.

F3=d/Dと定義する。F3は、鋼材に熱間鍛造時に発生する割れの生じやすさを示す指標である。F3が大きいほど、熱間鍛造時に割れが発生しやすくなる。つまり、F3が大きいほど、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、本実施形態による鋼材は、その表面に形成される脱炭層の深さを、鋼材の長手方向に垂直な断面の直径に対して、小さくする。特に、F3が0.010以上となると、鋼材の熱間加工性が顕著に低下する。そこで本実施形態による鋼材は、式(1)及び(2)を満たす上述の化学組成を有することを前提として、F3を0.010未満とする。その結果、本実施形態による鋼材は、優れた熱間加工性を有する。 Define F3=d/D. F3 is an index indicating the susceptibility of cracks to occur in steel during hot forging. As F3 increases, cracks are more likely to occur during hot forging. That is, the larger F3 is, the lower the hot workability of the steel material. Therefore, in the steel according to this embodiment, the depth of the decarburized layer formed on the surface is made smaller than the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel. In particular, when F3 is 0.010 or more, the hot workability of the steel is remarkably lowered. Therefore, the steel material according to the present embodiment has F3 less than 0.010 on the premise that it has the chemical composition described above that satisfies the formulas (1) and (2). As a result, the steel material according to this embodiment has excellent hot workability.

以上の知見に基づいて完成した本実施形態による鋼材の要旨は、次のとおりである。 The gist of the steel material according to the present embodiment completed based on the above knowledge is as follows.

[1]
鋼材であって、
脱炭層と、
前記脱炭層よりも内部の鋼材芯部とを備え、
前記鋼材芯部の化学組成は、質量%で、
C:0.80~1.10%、
Si:0.15~0.50%、
Mn:0.30~0.70%、
Cr:1.30~1.60%、
Mo:0.10~0.50%、
V:0.12~0.50%、
Al:0.005~0.050%、
P:0.020%以下、
S:0.010%以下、
N:0.0150%以下、
O:0.0015%以下、及び、
残部はFe及び不純物からなり、かつ、式(1)及び式(2)を満たし、
前記脱炭層の深さと、前記鋼材の長手方向に垂直な断面の直径とが、式(3)を満たす、
鋼材。
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
d/D<0.010 (3)
ここで、式(1)及び式(2)中の各元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「0」が代入される。式(3)中のdには前記脱炭層の深さがmmで、Dには前記鋼材の長手方向に垂直な断面の直径がmmで代入される。
[1]
is steel,
a decarburized layer;
and a steel core inside the decarburized layer,
The chemical composition of the steel core is, in mass %,
C: 0.80 to 1.10%,
Si: 0.15 to 0.50%,
Mn: 0.30-0.70%,
Cr: 1.30-1.60%,
Mo: 0.10-0.50%,
V: 0.12 to 0.50%,
Al: 0.005 to 0.050%,
P: 0.020% or less,
S: 0.010% or less,
N: 0.0150% or less,
O: 0.0015% or less, and
The balance consists of Fe and impurities, and satisfies formulas (1) and (2),
The depth of the decarburized layer and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel satisfy formula (3),
steel.
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
d/D<0.010 (3)
Here, the content of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formulas (1) and (2) in mass%. If the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol. The depth of the decarburized layer in mm is substituted for d in the formula (3), and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material is substituted for D in mm.

[2]
[1]に記載の鋼材であって、
前記鋼材芯部の前記化学組成はさらに、Feの一部に代えて、
Ca:0.0050%以下、
Cu:0.50%以下、
Ni:0.50%以下、
Nb:0.050%以下、及び、
Ti:0.050%以下、からなる群から選択される1種以上を含有する、
鋼材。
[2]
The steel material according to [1],
The chemical composition of the steel core further includes, instead of part of Fe,
Ca: 0.0050% or less,
Cu: 0.50% or less,
Ni: 0.50% or less,
Nb: 0.050% or less, and
Ti: 0.050% or less, containing one or more selected from the group consisting of
steel.

以下、本実施形態の鋼材について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。 The steel material of this embodiment will be described in detail below. "%" for elements means % by weight unless otherwise specified.

[鋼材の構成]
本実施形態による鋼材は、脱炭層と、脱炭層よりも内部の鋼材芯部とを備える。本実施形態の鋼材は、熱処理を実施して製造される軸受部品の素材に適する。ここでいう熱処理は、焼入れ焼戻し、浸窒焼入れ焼戻し等である。
[Structure of steel]
The steel material according to this embodiment includes a decarburized layer and a steel material core inside the decarburized layer. The steel material of the present embodiment is suitable as a material for bearing components manufactured by heat treatment. The heat treatment referred to here includes quenching and tempering, nitriding, quenching and tempering.

[鋼材芯部の化学組成]
本実施形態の鋼材芯部の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical Composition of Steel Core]
The chemical composition of the steel core of this embodiment contains the following elements.

C:0.80~1.10%
炭素(C)は、鋼材の強度を高める。C含有量が0.80%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、熱処理後の軸受部品に必要な部品芯部硬さを得ることができない。一方、C含有量が1.10%を超えれば、製造時に粗大な炭化物が生成しやすくなり、その後の熱処理時に炭化物を溶解することが難しい。この炭化物は粗大であるため、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、C含有量は0.80~1.10%である。C含有量の好ましい下限は0.85%であり、さらに好ましくは0.90%である。C含有量の好ましい上限は1.07%であり、さらに好ましくは1.05%である。
C: 0.80-1.10%
Carbon (C) increases the strength of steel. If the C content is less than 0.80%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, it is not possible to obtain the core hardness required for the heat-treated bearing component. On the other hand, if the C content exceeds 1.10%, coarse carbides tend to form during production, and it is difficult to dissolve the carbides during the subsequent heat treatment. Since this carbide is coarse, it reduces the life of the bearing part due to flaking originating from the surface. Therefore, the C content is 0.80-1.10%. A preferred lower limit for the C content is 0.85%, more preferably 0.90%. A preferable upper limit of the C content is 1.07%, more preferably 1.05%.

Si:0.15~0.50%
シリコン(Si)は、鋼材の強度を高め、鋼材を軸受部品としたときの軸受部品の表面起点剥離寿命を高める。Si含有量が0.15%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が0.50%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、部品芯部の残留オーステナイト量が増大し、形状安定性が低下する。Si含有量が0.50%を超えればさらに、脱炭深さが深くなる。この場合、鋼材の熱間鍛造時の割れを抑制できなくなる。したがって、Si含有量は0.15~0.50%である。Si含有量の好ましい下限は0.18%であり、さらに好ましくは0.20%である。Si含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
Si: 0.15-0.50%
Silicon (Si) increases the strength of the steel material, and increases the life of the bearing component, when the steel material is used as the bearing component, for surface-initiated flaking. If the Si content is less than 0.15%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Si content exceeds 0.50%, the amount of retained austenite in the core portion of the component increases and the shape stability decreases even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. If the Si content exceeds 0.50%, the decarburization depth becomes deeper. In this case, cracking during hot forging of steel cannot be suppressed. Therefore, the Si content is 0.15-0.50%. A preferred lower limit for the Si content is 0.18%, more preferably 0.20%. A preferable upper limit of the Si content is 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%.

Mn:0.30~0.70%
マンガン(Mn)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼材を軸受部品としたときの軸受部品の表面起点剥離寿命を高める。Mn含有量が0.30%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が0.70%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、部品芯部の残留オーステナイト量が増大し、形状安定性が低下する。したがって、Mn含有量は0.30~0.70%である。Mn含有量の好ましい下限は0.32%であり、さらに好ましくは0.35%である。Mn含有量の好ましい上限は0.65%であり、さらに好ましくは0.60%である。
Mn: 0.30-0.70%
Manganese (Mn) enhances the hardenability of steel and enhances the life of surface-initiated flaking of a bearing component when the steel material is used as the bearing component. If the Mn content is less than 0.30%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Mn content exceeds 0.70%, the amount of retained austenite in the core of the component increases and the shape stability decreases even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment. Therefore, the Mn content is 0.30-0.70%. A preferred lower limit for the Mn content is 0.32%, more preferably 0.35%. A preferable upper limit of the Mn content is 0.65%, more preferably 0.60%.

Cr:1.30~1.60%
クロム(Cr)は、鋼の焼入れ性を高める。Crはさらに、鋼材を軸受部品にするときに、熱処理において微細なV、Nb、Ti析出物の生成を促進する。そのため、軸受部品の表面起点剥離寿命が高まる。Cr含有量が1.30%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が1.60%を超えれば、セメンタイトの安定性が増大し、粗大なセメンタイトが生成しやすくなる。この粗大なセメンタイトは、表面起点剥離の起点になりやすい。その結果、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、Cr含有量は1.30~1.60%である。Cr含有量の好ましい下限は1.33であり、さらに好ましくは1.35%である。Cr含有量の好ましい上限は1.55%であり、さらに好ましくは1.50%である。
Cr: 1.30-1.60%
Chromium (Cr) increases the hardenability of steel. Cr further promotes the formation of fine precipitates of V, Nb, and Ti during heat treatment when the steel material is used for bearing parts. As a result, the surface originating flaking life of the bearing component is increased. If the Cr content is less than 1.30%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Cr content exceeds 1.60%, the stability of cementite increases and coarse cementite tends to form. This coarse cementite tends to be the origin of surface-initiated flaking. As a result, the surface initiated flaking life of the bearing component is reduced. Therefore, the Cr content is 1.30-1.60%. A preferred lower limit for the Cr content is 1.33, more preferably 1.35%. A preferable upper limit of the Cr content is 1.55%, more preferably 1.50%.

Mo:0.10~0.50%
モリブデン(Mo)は、鋼の焼入れ性を高める。Moはさらに、鋼材を軸受部品にするときに、熱処理において微細なV、Nb、Ti析出物の生成を促進する。そのため、軸受部品の表面起点剥離寿命が高まる。Mo含有量が0.10%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mo含有量が0.50%を超えれば、Mo炭化物(MoC)が安定化し、高温までMo炭化物が残存する。その結果、微細なV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等の析出物の析出サイトが十分に得られない。したがって、Mo含有量は0.10~0.50%である。Mo含有量の好ましい下限は0.13%であり、さらに好ましくは0.15%である。Mo含有量の好ましい上限は0.48%であり、さらに好ましくは0.46%であり、さらに好ましくは0.44%である。
Mo: 0.10-0.50%
Molybdenum (Mo) increases the hardenability of steel. Mo also promotes the formation of fine precipitates of V, Nb, and Ti during heat treatment when the steel material is used as a bearing component. As a result, the surface originating flaking life of the bearing component is increased. If the Mo content is less than 0.10%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Mo content exceeds 0.50%, Mo carbide (Mo 2 C) is stabilized and remains even at high temperatures. As a result, a sufficient number of precipitation sites for fine precipitates such as V carbonitrides, Nb carbonitrides, and Ti carbonitrides cannot be obtained. Therefore, the Mo content is 0.10-0.50%. A preferred lower limit for the Mo content is 0.13%, more preferably 0.15%. A preferable upper limit of the Mo content is 0.48%, more preferably 0.46%, and still more preferably 0.44%.

V:0.12~0.50%
バナジウム(V)は、鋼の焼入れ性を高める。Vはさらに、鋼材を軸受部品としたときに、軸受部品中に微細なV炭窒化物等を形成する。そのため、軸受部品の表面起点剥離寿命が高まる。V含有量が0.12%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、V含有量が0.50%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大なV炭窒化物等が形成する。粗大なV炭窒化物等は、熱処理後の軸受部品に残存し、疲労破壊の起点となる。その結果、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、V含有量は0.12~0.50%である。V含有量の好ましい下限は0.15%であり、さらに好ましくは0.17%である。V含有量の好ましい上限は0.48%であり、さらに好ましくは0.45%である。
V: 0.12-0.50%
Vanadium (V) increases the hardenability of steel. Furthermore, when steel is used as a bearing component, V forms fine V carbonitrides and the like in the bearing component. As a result, the surface originating flaking life of the bearing component is increased. If the V content is less than 0.12%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the V content exceeds 0.50%, coarse V carbonitrides and the like are formed even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Coarse V carbonitrides and the like remain in the bearing component after the heat treatment, and become starting points of fatigue fracture. As a result, the surface initiated flaking life of the bearing component is reduced. Therefore, the V content is 0.12-0.50%. A preferable lower limit of the V content is 0.15%, more preferably 0.17%. A preferable upper limit of the V content is 0.48%, more preferably 0.45%.

Al:0.005~0.050%
アルミニウム(Al)は鋼を脱酸する。Alはさらに、AlNを形成して、軸受部品の製造工程中の焼入れ時の加熱において、鋼材中のオーステナイト結晶粒が粗大化するのを抑制する。その結果、軸受部品の表面起点剥離寿命が高まる。Al含有量が0.005%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Al含有量が0.050%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大なアルミナ系酸化物が生成する。粗大なアルミナ系酸化物は、疲労の起点となる。そのため、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、Al含有量は0.005~0.050%である。Al含有量の好ましい下限は0.010%であり、さらに好ましくは0.013%であり、さらに好ましくは0.015%である。Al含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%である。本実施形態において、Al含有量とは、全Al含有量(Total Al)を意味する。
Al: 0.005-0.050%
Aluminum (Al) deoxidizes steel. Al further forms AlN, which suppresses coarsening of austenite grains in the steel material during heating during quenching during the manufacturing process of the bearing component. As a result, the surface initiated flaking life of the bearing component is increased. If the Al content is less than 0.005%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Al content exceeds 0.050%, coarse alumina-based oxides are formed even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. A coarse alumina-based oxide becomes a starting point of fatigue. As a result, the surface originating flaking life of the bearing component is reduced. Therefore, the Al content is 0.005-0.050%. A preferable lower limit of the Al content is 0.010%, more preferably 0.013%, and still more preferably 0.015%. A preferable upper limit of the Al content is 0.045%, more preferably 0.040%. In this embodiment, the Al content means the total Al content.

P:0.020%以下
りん(P)は、不可避に含有される不純物である。つまり、P含有量は0%超である。Pは粒界に偏析する。その結果、粒界強度が低下する。P含有量が0.020%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Pが粒界に過剰に偏析して粒界強度が顕著に低下する。その結果、鋼材を軸受部品としたときの軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、P含有量は0.020%以下である。P含有量の好ましい上限は0.015%であり、さらに好ましい上限は0.012%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、P含有量の過剰な低減は製造コストを引き上げる。したがって、通常の工業生産を考慮した場合、P含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.004%である。
P: 0.020% or less Phosphorus (P) is an unavoidable impurity. That is, the P content is over 0%. P segregates at grain boundaries. As a result, the grain boundary strength is lowered. If the P content exceeds 0.020%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, excessive segregation of P occurs at the grain boundaries and the grain boundary strength significantly decreases. As a result, when steel is used as the bearing component, the surface originating flaking life of the bearing component is reduced. Therefore, the P content is 0.020% or less. A preferred upper limit of the P content is 0.015%, and a more preferred upper limit is 0.012%. The lower the P content is, the better. However, excessive reduction of the P content raises production costs. Therefore, considering normal industrial production, the preferable lower limit of the P content is 0.001%, more preferably 0.002%, and still more preferably 0.004%.

S:0.010%以下
硫黄(S)は不可避に含有される不純物である。つまり、S含有量は0%超である。Sは、硫化物系介在物を生成する。粗大な硫化物系介在物は、軸受部品の疲労の起点となる。S含有量が0.010%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材を軸受部品としたときに、軸受部品中に粗大な硫化物系介在物が残存する。その結果、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、S含有量は0.010%以下である。S含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、S含有量の過剰な低減は製造コストを引き上げる。したがって、通常の工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。
S: 0.010% or less Sulfur (S) is an unavoidable impurity. That is, the S content is over 0%. S forms sulfide inclusions. Coarse sulfide-based inclusions serve as starting points for fatigue in bearing components. If the S content exceeds 0.010%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, coarse sulfide-based inclusions are formed in the bearing part when the steel material is used as the bearing part. remain. As a result, the surface initiated flaking life of the bearing component is reduced. Therefore, the S content is 0.010% or less. A preferable upper limit of the S content is 0.008%, more preferably 0.006%. It is preferable that the S content is as low as possible. However, excessive reduction of the S content raises manufacturing costs. Therefore, considering normal industrial production, the preferred lower limit of the S content is 0.001%, more preferably 0.002%.

N:0.0150%以下
窒素(N)は不可避に含有される不純物である。つまり、N含有量は0%超である。Nは鋼材中に固溶して、鋼材の熱間加工性を低下する。N含有量が0.0150%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が顕著に低下する。したがって、N含有量は0.0150%以下である。N含有量の好ましい上限は0.0140%であり、さらに好ましくは0.0130%である。N含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、N含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、通常の工業生産を考慮した場合、N含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0030%、さらに好ましくは0.0050%である。
N: 0.0150% or less Nitrogen (N) is an unavoidable impurity. That is, the N content is over 0%. N forms a solid solution in the steel material and lowers the hot workability of the steel material. If the N content exceeds 0.0150%, the hot workability of the steel is remarkably lowered even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the N content is 0.0150% or less. A preferable upper limit of the N content is 0.0140%, more preferably 0.0130%. N content is preferably as low as possible. However, excessive reduction of the N content raises manufacturing costs. Therefore, considering normal industrial production, the preferred lower limit of the N content is 0.0001%, more preferably 0.0030%, and still more preferably 0.0050%.

O(酸素):0.0015%以下
酸素(O)は不可避に含有される不純物である。つまり、O含有量は0%超である。Oは鋼中の他の元素と結合して粗大な酸化物を生成する。粗大な酸化物は、軸受部品の疲労の起点となる。O含有量が0.0015%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材を軸受部品としたときに、軸受部品中にアルミナやTiOなどの粗大な酸化物が残存する。その結果、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、O含有量は0.0015%以下である。O含有量の好ましい上限は0.0013%であり、さらに好ましくは0.0011%である。O含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、O含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、通常の工業生産を考慮した場合、O含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%である。
O (oxygen): 0.0015% or less Oxygen (O) is an impurity that is inevitably contained. That is, the O content is over 0%. O combines with other elements in steel to form coarse oxides. Coarse oxides serve as starting points for fatigue of bearing components. If the O content exceeds 0.0015%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, when the steel material is used as a bearing part, coarse particles such as alumina and TiO 2 are contained in the bearing part. Oxides remain. As a result, the surface initiated flaking life of the bearing component is reduced. Therefore, the O content is 0.0015% or less. A preferable upper limit of the O content is 0.0013%, more preferably 0.0011%. It is preferable that the O content is as low as possible. However, excessive reduction of O content raises production costs. Therefore, considering normal industrial production, the preferred lower limit of the O content is 0.0001%, more preferably 0.0005%.

本実施形態による鋼材の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入されるものであって、本実施形態の鋼材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 remainder of the chemical composition of the steel according to this embodiment consists of Fe and impurities. Here, the impurities are those that are mixed from ore, scrap, or the manufacturing environment as raw materials when the steel material is industrially manufactured, and are within a range that does not adversely affect the steel material of the present embodiment. means acceptable.

[任意元素(optional elements)について]
本実施形態の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ca:0.0050%以下、Cu:0.50%以下、Ni:0.50%以下、Nb:0.050%以下、及び、Ti:0.050%以下、からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも、鋼材を軸受部品としたときに、軸受部品の表面起点剥離寿命を高める。
[Regarding optional elements]
The chemical composition of the steel material of the present embodiment further replaces part of Fe with Ca: 0.0050% or less, Cu: 0.50% or less, Ni: 0.50% or less, Nb: 0.050% or less , and Ti: 0.050% or less. These elements are optional elements, and all of them increase the life of the bearing part against surface-initiated flaking when the steel material is used as the bearing part.

Ca:0.0050%以下
カルシウム(Ca)は、含有されなくてもよい。つまり、Ca含有量は0%であってもよい。含有される場合、Caは鋼材中の硫化物系介在物中に固溶して、硫化物系介在物を球状化する。含有される場合、Caはさらに、高温における硫化物系介在物の変形抵抗を高め、熱間加工後においても、硫化物系介在物の球状化を維持する。含有される場合、Caはさらに、アルミナ系酸化物に固溶して、溶鋼中においてアルミナ系酸化物の凝集を抑制する。そのため、粗大なアルミナ系酸化物の生成を抑制する。その結果、鋼材を軸受部品としたときに、軸受部品の表面起点剥離寿命を高める。Caが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ca含有量が0.0050%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。この場合、鋼材を軸受部品としたときに、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、Ca含有量は0~0.0050%であり、含有される場合、Ca含有量は0.0050%以下である。つまり、含有される場合、Ca含有量は0超~0.0050%である。Ca含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0045%であり、さらに好ましくは0.0040%である。
Ca: 0.0050% or less Calcium (Ca) may not be contained. That is, the Ca content may be 0%. When it is contained, Ca forms a solid solution in the sulfide-based inclusions in the steel material and spheroidizes the sulfide-based inclusions. When contained, Ca further enhances the deformation resistance of sulfide inclusions at high temperatures and maintains the spheroidization of sulfide inclusions even after hot working. When it is contained, Ca further dissolves in alumina-based oxides and suppresses agglomeration of alumina-based oxides in molten steel. Therefore, the formation of coarse alumina-based oxides is suppressed. As a result, when the steel material is used as the bearing component, the life of the surface-originating flaking of the bearing component is increased. If even a little Ca is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ca content exceeds 0.0050%, coarse oxides are formed even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. In this case, when a steel material is used as a bearing component, the surface originating flaking life of the bearing component is reduced. Therefore, the Ca content is between 0 and 0.0050%, and when included, the Ca content is 0.0050% or less. That is, if included, the Ca content is greater than 0 to 0.0050%. The lower limit of the Ca content is preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, still more preferably 0.0005%. A preferable upper limit of the Ca content is 0.0045%, more preferably 0.0040%.

Cu:0.50%以下
Cuは任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Cu含有量は0%であってもよい。含有される場合、Cuは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。その結果、鋼材を軸受部品としたときに、軸受部品の表面起点剥離寿命が高まる。Cuが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が0.50%を超えれば、表面硬化熱処理の際に浸窒性が低下する。したがって、Cu含有量は0~0.50%であり、含有される場合、Cu含有量は0.50%以下である。つまり、含有される場合、Cu含有量は0超~0.50%である。Cu含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%である。Cu含有量の好ましい上限は0.30%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Cu: 0.50% or less Cu is an optional element and may not be contained. That is, the Cu content may be 0%. When contained, Cu enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. As a result, when the steel material is used as the bearing component, the surface originating flaking life of the bearing component increases. If even a small amount of Cu is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Cu content exceeds 0.50%, the nitriding property is lowered during the surface hardening heat treatment. Therefore, the Cu content is 0-0.50%, and if included, the Cu content is 0.50% or less. That is, if included, the Cu content is greater than 0 to 0.50%. A preferred lower limit for the Cu content is 0.01%, more preferably 0.02%. A preferable upper limit of the Cu content is 0.30%, more preferably 0.20%.

Ni:0.50%以下
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ni含有量は0%であってもよい。含有される場合、Niは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。その結果、鋼材を軸受部品としたときに、軸受部品の表面起点剥離寿命が高まる。Niが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ni含有量が0.50%を超えれば、表面硬化熱処理の際に浸窒性が低下する。したがって、Ni含有量は0~0.50%であり、含有される場合、Ni含有量は0.50%以下である。つまり、含有される場合、Ni含有量は0超~0.50%である。Ni含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%である。Ni含有量の好ましい上限は0.30%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Ni: 0.50% or less Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. That is, the Ni content may be 0%. When contained, Ni enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. As a result, when the steel material is used as the bearing component, the surface originating flaking life of the bearing component increases. If Ni is contained even in a small amount, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ni content exceeds 0.50%, the nitriding property is lowered during the surface hardening heat treatment. Therefore, the Ni content is 0-0.50%, and if included, the Ni content is 0.50% or less. That is, if included, the Ni content is greater than 0 to 0.50%. A preferable lower limit of the Ni content is 0.01%, more preferably 0.02%. A preferable upper limit of the Ni content is 0.30%, more preferably 0.20%.

Nb:0.050%以下
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Nb含有量は0%であってもよい。含有される場合、Nbは鋼中のC及びNと結合して、Nb炭窒化物等を生成する。Nb炭窒化物等は、結晶粒の粗大化を抑制し、軸受部品の強度を高める。その結果、軸受部品の表面起点剥離寿命が高まる。Nbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Nb含有量が0.050%を超えれば、Nb炭窒化物等が粗大化する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、Nb含有量は0~0.050%であり、含有される場合、Nb含有量は0.050%以下である。つまり、含有される場合、Nb含有量は0超~0.050%である。Nb含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0050%であり、さらに好ましくは0.010%である。Nb含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%である。
Nb: 0.050% or less Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. That is, the Nb content may be 0%. When contained, Nb combines with C and N in steel to form Nb carbonitrides and the like. Nb carbonitride and the like suppress coarsening of crystal grains and increase the strength of the bearing component. As a result, the surface initiated flaking life of the bearing component is increased. If even a small amount of Nb is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Nb content exceeds 0.050%, Nb carbonitrides and the like become coarse. In this case, even if the contents of the other elements are within the range of the present embodiment, the surface originating flaking life of the bearing component is reduced. Therefore, the Nb content is 0-0.050%, and if included, the Nb content is 0.050% or less. That is, if included, the Nb content is greater than 0 to 0.050%. A preferable lower limit of the Nb content is 0.0001%, more preferably 0.0050%, and still more preferably 0.010%. A preferable upper limit of the Nb content is 0.045%, more preferably 0.040%.

Ti:0.050%以下
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ti含有量は0%であってもよい。含有される場合、Tiは鋼中のC及びNと結合して、Ti炭窒化物等を生成する。これらの析出物は、結晶粒の粗大化を抑制し、軸受部品の強度を高める。その結果、軸受部品の表面起点剥離寿命が高まる。Tiが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ti含有量が0.050%を超えれば、Ti炭窒化物等が粗大化する。また、酸素が多く含有される場合、粗大なTi酸化物(TiO)が生成する。これらの場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。したがって、Ti含有量は0~0.050%であり、含有される場合、Ti含有量は0.050%以下である。つまり、含有される場合、Ti含有量は0超~0.050%である。Ti含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。Ti含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%である。
Ti: 0.050% or less Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. That is, the Ti content may be 0%. When contained, Ti combines with C and N in steel to form Ti carbonitrides and the like. These precipitates suppress the coarsening of crystal grains and increase the strength of the bearing component. As a result, the surface initiated flaking life of the bearing component is increased. If even a small amount of Ti is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ti content exceeds 0.050%, Ti carbonitrides and the like become coarse. Also, when a large amount of oxygen is contained, coarse Ti oxide (TiO 2 ) is generated. In these cases, even if the contents of the other elements are within the range of the present embodiment, the life of the bearing component due to surface-initiated flaking is reduced. Therefore, the Ti content is 0-0.050%, and if included, the Ti content is 0.050% or less. That is, if included, the Ti content is greater than 0 to 0.050%. A preferable lower limit of the Ti content is 0.001%, more preferably 0.005%, and still more preferably 0.010%. A preferable upper limit of the Ti content is 0.045%, more preferably 0.040%.

[式(1)~(2)について]
本実施形態の鋼材の化学組成はさらに、各元素含有量が上述の範囲内であって、かつ、次の式(1)~(2)を満たす。
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
ここで、式(1)及び式(2)中の各元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「0」が代入される。
[Regarding formulas (1) to (2)]
Further, the chemical composition of the steel material of the present embodiment has a content of each element within the above range and satisfies the following formulas (1) and (2).
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
Here, the content of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formulas (1) and (2) in mass%. If the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol.

[式(1)について]
F1=Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)と定義する。F1は、鋼材から軸受部品を製造する際、熱処理時における微細なV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等の析出核生成サイトの指標である。上述のとおり、Cr及びMoは、V炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等の析出核生成サイトの形成を促進する。具体的には、CrはV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等が生成する温度域よりも低い温度域において、セメンタイト等のFe系炭化物又はCr炭化物を生成する。Moは、V炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等が生成する温度域よりも低い温度域において、Mo炭化物(MoC)を生成する。温度の上昇に伴い、Fe系炭化物、Cr炭化物、及び、Mo炭化物が固溶して、V炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等の析出核生成サイトとなる。
[Regarding formula (1)]
Define F1=Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti). F1 is a precipitation nucleation site of fine V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and these composite carbonitrides, etc. during heat treatment when manufacturing bearing parts from steel materials. is an indicator. As described above, Cr and Mo promote the formation of precipitation nucleation sites for V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and composite carbonitrides thereof. Specifically, Cr is V carbonitride, etc., Nb carbonitride, etc., Ti carbonitride, etc., and in a temperature range lower than the temperature range where these composite carbonitrides, etc. are generated, Fe such as cementite It produces sintered carbides or Cr carbides. Mo converts Mo carbide (Mo 2 C) in a temperature range lower than the temperature range in which V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and these composite carbonitrides, etc. are generated. Generate. As the temperature rises, Fe-based carbides, Cr carbides, and Mo carbides form a solid solution to form V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and composite carbonitrides thereof. becomes a precipitation nucleation site for

F1が1.40以下であれば、各元素含有量が本実施形態の範囲内であり、かつ、式(2)を満たしても、V、Nb、Ti、Cr及びMoのいずれかが不足している。この場合、V炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等の析出核生成サイトが不足する。又は、V炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等の生成に必要な、V、Nb及びTi含有量自体が、Cr及びMo含有量に対して不足する。そのため、熱処理時において、微細なV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等が十分に生成しない。その結果、軸受部品において、十分な表面起点剥離寿命が得られない。 If F1 is 1.40 or less, each element content is within the range of the present embodiment, and even if the formula (2) is satisfied, any one of V, Nb, Ti, Cr and Mo is insufficient. ing. In this case, precipitation nucleation sites for V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and composite carbonitrides thereof are insufficient. Alternatively, the V, Nb and Ti contents necessary for producing V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and these composite carbonitrides, etc. are Cr and Mo contents insufficient for Therefore, during the heat treatment, fine V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and composite carbonitrides thereof, etc. are not sufficiently formed. As a result, it is not possible to obtain a sufficient surface-originating flaking life in the bearing component.

一方、F1が1.70より大きければ、各元素含有量が本実施形態の範囲内であり、かつ、式(2)を満たしても、析出核生成サイトが過剰に生成する。この場合、鋼材中に過剰にV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等が生成する。その結果、鋼材を素材として軸受部品を製造するときに、熱間加工の加熱時において、V炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等が固溶せずに粗大化する。粗大なV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等は、熱処理工程後の軸受部品中に残存する。その結果、軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。 On the other hand, if F1 is greater than 1.70, precipitation nucleation sites are excessively generated even if the content of each element is within the range of the present embodiment and the formula (2) is satisfied. In this case, V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and composite carbonitrides thereof, etc. are excessively generated in the steel material. As a result, when a bearing component is manufactured using steel as a raw material, V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and these composite carbonitrides, etc., are produced during heating during hot working. coarsens without solid solution. Coarse V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and composite carbonitrides thereof, etc. remain in the bearing component after the heat treatment process. As a result, the surface initiated flaking life of the bearing component is reduced.

F1が1.40よりも高く、1.70以下であれば、各元素含有量が本実施形態の範囲内であり、かつ、式(2)及び(3)を満たすことを前提として、鋼材及び軸受部品において、V炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等の粗大化が抑制される。さらに、軸受部品の表層には、微細なV炭窒化物等、Nb炭窒化物等、Ti炭窒化物等、及び、これらの複合炭窒化物等が十分に生成する。その結果、軸受部品に異物が混入した状態においても、軸受部品は優れた表面起点剥離寿命を有する。 If F1 is higher than 1.40 and 1.70 or less, the steel material and In the bearing component, coarsening of V carbonitrides, Nb carbonitrides, Ti carbonitrides, and composite carbonitrides thereof is suppressed. Further, fine V carbonitrides, etc., Nb carbonitrides, etc., Ti carbonitrides, etc., and composite carbonitrides thereof, etc. are sufficiently formed on the surface layer of the bearing component. As a result, the bearing component has an excellent surface-initiated exfoliation life even when foreign matter is mixed in the bearing component.

F1の好ましい下限は1.41であり、さらに好ましくは1.43であり、さらに好ましくは1.45である。F1の好ましい上限は1.70未満であり、さらに好ましくは1.67であり、さらに好ましくは1.65であり、さらに好ましくは1.63である。なお、F1の値は、小数第三位を四捨五入して得られた値とする。 A preferred lower limit for F1 is 1.41, more preferably 1.43, and even more preferably 1.45. The upper limit of F1 is preferably less than 1.70, more preferably 1.67, still more preferably 1.65, still more preferably 1.63. Note that the value of F1 is a value obtained by rounding off to the third decimal place.

[式(2)について]
F2=15Si+35Mn+15Ni+20Crと定義する。F2は、鋼材を軸受部品としたときの、軸受部品の使用中における形状安定性の指標である。上述の化学組成中の元素のうち、特にSi、Mn、Cr及びNi含有量が、鋼材を素材として熱間加工、切削加工、及び、熱処理を実施して得られる軸受部品の残留オーステナイトの生成量に影響を与える。
[Regarding formula (2)]
Define F2=15Si+35Mn+15Ni+20Cr. F2 is an index of the shape stability during use of a bearing component made of steel. Among the elements in the chemical composition described above, the content of Si, Mn, Cr, and Ni in particular is the amount of retained austenite produced in bearing parts obtained by hot working, cutting, and heat-treating a steel material. affect.

F2が55よりも大きければ、各元素含有量が本実施形態の範囲内であり、かつ、式(1)を満たしても、熱処理後の軸受部品において、残留オーステナイトを多く含有する。そのため、軸受部品の使用中における形状安定性が低下する。F2が55以下であれば、各元素含有量が本実施形態の範囲内であり、かつ、式(1)を満たすことを前提として、軸受部品の部品芯部において、残留オーステナイトの含有量を低減することができる。その結果、軸受部品に高い面圧が繰り返し付与された場合であっても、軸受部品は優れた形状安定性を有する。 If F2 is greater than 55, the bearing component after heat treatment contains a large amount of retained austenite even if the content of each element is within the range of the present embodiment and the formula (1) is satisfied. This reduces the shape stability of the bearing component during use. If F2 is 55 or less, the content of each element is within the range of the present embodiment, and the content of retained austenite is reduced in the core portion of the bearing component on the premise that the formula (1) is satisfied. can do. As a result, the bearing component has excellent shape stability even when high surface pressure is repeatedly applied to the bearing component.

F2の好ましい上限は55であり、さらに好ましくは54であり、さらに好ましくは53である。F2の下限は特に限定されない。しかしながら、本実施形態の化学組成の各元素含有量の下限を考慮すれば、F2の好ましい下限は39であり、さらに好ましくは41であり、さらに好ましくは43である。なお、F2の値は、小数第一位を四捨五入して得られた値とする。 A preferred upper limit for F2 is 55, more preferably 54, and even more preferably 53. The lower limit of F2 is not particularly limited. However, considering the lower limit of the content of each element in the chemical composition of this embodiment, the lower limit of F2 is preferably 39, more preferably 41, and even more preferably 43. Note that the value of F2 is a value obtained by rounding off to the first decimal place.

[鋼材芯部のミクロ組織について]
本実施形態による鋼材において、鋼材芯部のミクロ組織は特に限定されない。本実施形態による鋼材は、優れた熱間加工性を有し、軸受部品を製造した場合に、異物が混入した状態においても優れた表面起点剥離寿命と、高い面圧が繰り返し付与されても優れた形状安定性とを有する。つまり、本実施形態による鋼材は、熱間鍛造時、又は、熱間鍛造後の鋼材に求められる特性を有する。通常、熱間鍛造時にはAc3点以上に加熱され、鋼材のミクロ組織は熱間鍛造時にオーステナイトに変態する。そのため、本実施形態による鋼材は、鋼材芯部のミクロ組織によらず、上記効果を有する。
[Regarding the microstructure of the steel core]
In the steel material according to this embodiment, the microstructure of the steel material core is not particularly limited. The steel material according to the present embodiment has excellent hot workability, and when a bearing component is manufactured, it has an excellent surface-initiated flaking life even when foreign matter is mixed in, and is excellent even when high surface pressure is repeatedly applied. and shape stability. In other words, the steel material according to the present embodiment has properties required for the steel material during hot forging or after hot forging. Normally, during hot forging, the steel is heated to A c 3 point or higher, and the microstructure of the steel material transforms into austenite during hot forging. Therefore, the steel material according to the present embodiment has the above effects regardless of the microstructure of the steel material core.

[脱炭層]
上述のとおり、本実施形態による鋼材は、脱炭層と、脱炭層よりも内部の鋼材芯部とを備える。本実施形態による鋼材を構成する脱炭層は、鋼材の表面部分が酸化されることによって形成する、C含有量が低減された層である。脱炭層ではC含有量が低減されているため、硬さが低い。つまり、表層に脱炭層が形成されていれば、高温状態での鋼材と搬送装置等との接触により、鋼材の表層には、表面疵が形成されやすくなる。特に、脱炭層が深く形成されれば、表面疵も深く形成されやすくなる。
[Decarburized layer]
As described above, the steel material according to the present embodiment includes a decarburized layer and a steel material core inside the decarburized layer. The decarburized layer forming the steel material according to the present embodiment is a layer with a reduced C content formed by oxidizing the surface portion of the steel material. Since the decarburized layer has a reduced C content, the hardness is low. That is, if a decarburized layer is formed on the surface layer, surface flaws are likely to be formed on the surface layer of the steel material due to contact between the steel material and a conveying device or the like in a high temperature state. In particular, if the decarburized layer is formed deeply, surface flaws are likely to be formed deeply.

[式(3)について]
本実施形態の鋼材は、鋼材芯部の化学組成が、上述の範囲を満たした上で式(1)及び(2)を満たし、かつ、鋼材の脱炭層の深さと、鋼材の長手方向に垂直な断面の直径とが、式(3)を満たす。
d/D<0.010 (3)
ここで、式(3)中のdには前記脱炭層の深さがmmで、Dには前記鋼材の長手方向に垂直な断面の直径がmmで代入される。
[Regarding formula (3)]
In the steel material of the present embodiment, the chemical composition of the steel core satisfies the above-described ranges and also satisfies the formulas (1) and (2), and the depth of the decarburized layer of the steel material and the depth of the steel material perpendicular to the longitudinal direction of the steel material and the diameter of the cross section satisfy the formula (3).
d/D<0.010 (3)
Here, the depth of the decarburized layer in mm is substituted for d in the formula (3), and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material is substituted for D in mm.

F3(=d/D)は、鋼材に熱間鍛造を実施した際、割れの生じやすさを示す指標である。すなわち、F3は鋼材の熱間加工性を示す指標である。F3が0.010以上となると、鋼材の熱間加工性が顕著に低下する。そこで本実施形態による鋼材は、式(1)及び(2)を満たす上述の化学組成を有することを前提として、F3を0.010未満とする。その結果、本実施形態による鋼材は、優れた熱間加工性を有する。 F3 (=d/D) is an index that indicates the likelihood of cracking when hot forging a steel material. That is, F3 is an index showing the hot workability of steel. When F3 is 0.010 or more, the hot workability of the steel is remarkably lowered. Therefore, the steel material according to the present embodiment has F3 less than 0.010 on the premise that it has the chemical composition described above that satisfies the formulas (1) and (2). As a result, the steel material according to this embodiment has excellent hot workability.

F3の好ましい上限は0.009であり、さらに好ましくは0.008であり、さらに好ましくは0.006である。F3は小さい方が好ましい。そのため、F3の下限は特に限定されない。すなわち、F3の下限は0.000であってもよい。なお、F3の値は、小数第四位を四捨五入して得られた値とする。 A preferable upper limit of F3 is 0.009, more preferably 0.008, and still more preferably 0.006. A smaller F3 is preferable. Therefore, the lower limit of F3 is not particularly limited. That is, the lower limit of F3 may be 0.000. Note that the value of F3 is a value obtained by rounding off to the fourth decimal place.

[脱炭層の深さdの測定方法]
本実施形態において、脱炭層の深さdは、次の方法で求めることができる。本実施形態による鋼材から、試験片を採取する。具体的には、鋼材の長手方向に垂直な断面を観察面とし、観察面と外表面とを含む試験片を採取する。試験片を採取する位置は特に限定されず、たとえば、鋼材の端部から300mm位置から採取する。試験片の大きさは特に限定されず、たとえば、縦10mm、横10mm、高さ10mmとする。試験片のうち、観察面を鏡面に研磨する。
[Method for measuring depth d of decarburized layer]
In this embodiment, the depth d of the decarburized layer can be obtained by the following method. A test piece is taken from the steel material according to the present embodiment. Specifically, a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material is used as an observation surface, and a test piece including the observation surface and the outer surface is sampled. The position where the test piece is taken is not particularly limited, and for example, it is taken from the position 300 mm from the end of the steel material. The size of the test piece is not particularly limited, and is, for example, 10 mm long, 10 mm wide, and 10 mm high. The observation surface of the test piece is polished to a mirror finish.

鏡面研磨された試験片に対して、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer:電子線マイクロアナライザー)を用いて、炭素濃度分布を調査する。測定箇所は、鏡面研磨された観察面のうち、内部側から外表面に向かって、外表面を含む位置とする。測定長さは特に限定されず、たとえば、2mmである。EPMAでは、ビーム径を1μm、走査速度を100μm/minとする。鋼材の表層において、鋼材芯部の平均炭素濃度に比較して、30%以上炭素濃度が低い領域を脱炭領域と定義する。定義した脱炭領域の深さを求め、「脱炭層の深さd」とする。 The carbon concentration distribution of the mirror-polished test piece is investigated using EPMA (Electron Probe Micro Analyzer). The measurement point is a position including the outer surface from the inner side toward the outer surface on the mirror-polished observation surface. The measurement length is not particularly limited, and is 2 mm, for example. In EPMA, the beam diameter is 1 μm and the scanning speed is 100 μm/min. A decarburized region is defined as a region in which the carbon concentration in the surface layer of the steel is 30% or more lower than the average carbon concentration in the core of the steel. The depth of the defined decarburized region is obtained and defined as "decarburized layer depth d".

[鋼材の用途]
本実施形態の鋼材は、上述のとおり、軸受部品の素材に適する。本実施形態の鋼材は特に、自動車用途の小型軸受部品に適する。小型軸受部品の素材となる鋼材は、熱間鍛造時に割れが発生しにくい特性(熱間加工性)が求められる。また、自動車用途の小型軸受部品は、異物が混入した状態においても、優れた表面起点剥離寿命を有することが求められる。自動車用途の小型軸受部品はさらに、使用中に高い面圧が繰り返し付与されても、変形しにくく、形状変化しにくい特性(形状安定性)が求められる。本実施形態による鋼材は、優れた熱間加工性を有し、自動車用途の小型軸受部品を製造した場合に、軸受部品に異物が混入した状態においても優れた表面起点剥離寿命と、軸受部品に高い面圧が繰り返し付与されても優れた形状安定性とを有する。そのため、本実施形態による鋼材は、自動車用途の小型軸受部品の素材として好適である。なお、本実施形態による鋼材を、中型及び大型の軸受部品の素材として用いることも、当然に可能である。
[Uses of steel]
The steel material of the present embodiment is suitable as a material for bearing components, as described above. The steel material of this embodiment is particularly suitable for small bearing parts for automotive applications. Steel, which is used as a raw material for small bearing parts, is required to have characteristics (hot workability) that make it difficult for cracks to occur during hot forging. In addition, small bearing parts for automobiles are required to have excellent surface-initiated flaking life even in the presence of foreign matter. Small bearing parts for automobiles are also required to have characteristics (shape stability) that do not easily deform or change shape even when high surface pressure is repeatedly applied during use. The steel material according to this embodiment has excellent hot workability, and when small bearing parts for automobiles are manufactured, even when foreign matter is mixed in the bearing parts, the steel material has an excellent surface-originating flaking life and It has excellent shape stability even when high surface pressure is repeatedly applied. Therefore, the steel material according to this embodiment is suitable as a material for small bearing parts for automobiles. It is of course possible to use the steel material according to this embodiment as a material for medium-sized and large-sized bearing components.

[鋼材の製造方法]
本実施形態の鋼材の製造方法の一例を説明する。以降に説明する鋼材の製造方法は、本実施形態の鋼材を製造するための一例である。したがって、上述の構成を有する鋼材は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態の鋼材の製造方法の好ましい一例である。
[Manufacturing method of steel]
An example of the method for manufacturing the steel material of the present embodiment will be described. The steel material manufacturing method described below is an example for manufacturing the steel material of the present embodiment. Therefore, the steel material having the above configuration may be manufactured by a manufacturing method other than the manufacturing method described below. However, the manufacturing method described below is a preferred example of the steel material manufacturing method of the present embodiment.

本実施形態の鋼材の製造方法の一例は、素材を準備する素材準備工程と、素材を熱間加工して鋼材を製造する熱間加工工程とを備える。以下、各工程について説明する。 An example of the steel material manufacturing method of the present embodiment includes a material preparation step of preparing a material and a hot working process of hot working the material to manufacture the steel material. Each step will be described below.

[素材準備工程]
素材準備工程では、本実施形態の鋼材の素材を準備する。具体的には、化学組成中の各元素含有量が本実施形態の範囲内であり、かつ、式(1)及び(2)を満たす溶鋼を製造する。精錬方法は特に限定されず、周知の方法を用いればよい。たとえば、周知の方法で製造された溶銑に対して転炉での精錬(一次精錬)を実施する。転炉から出鋼した溶鋼に対して、周知の二次精錬を実施する。二次精錬において、合金元素を溶鋼に添加して成分を調整し、各元素含有量が本実施形態の範囲内であり、かつ、式(1)及び(2)を満たす化学組成を有する溶鋼を製造する。
[Material preparation process]
In the material preparation step, the material for the steel material of the present embodiment is prepared. Specifically, molten steel is produced in which the content of each element in the chemical composition is within the range of the present embodiment and which satisfies the formulas (1) and (2). A refining method is not particularly limited, and a well-known method may be used. For example, molten iron produced by a known method is subjected to refining (primary refining) in a converter. Well-known secondary refining is performed on the molten steel tapped from the converter. In the secondary refining, alloying elements are added to the molten steel to adjust the composition, and molten steel having a chemical composition in which the content of each element is within the range of the present embodiment and which satisfies the formulas (1) and (2) is obtained. manufacture.

上述の精錬方法により製造された溶鋼を用いて、周知の鋳造法により素材を製造する。たとえば、溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造する。また、溶鋼を用いて連続鋳造法によりブルーム又はビレットを製造してもよい。以上の方法により、素材(インゴット、ブルーム又はビレット)を製造する。 Using the molten steel produced by the refining method described above, a raw material is produced by a well-known casting method. For example, an ingot is manufactured by an ingot casting method using molten steel. Alternatively, a bloom or a billet may be produced by continuous casting using molten steel. A raw material (ingot, bloom or billet) is manufactured by the above method.

[熱間加工工程]
熱間加工工程では、素材準備工程で準備された素材(インゴット、ブルーム又はビレット)に対して、熱間加工を実施して、本実施形態の鋼材を製造する。鋼材は、棒鋼又は線材である。熱間加工工程は、分塊圧延工程と、仕上げ圧延工程とを含む。
[Hot working process]
In the hot working process, the material (ingot, bloom or billet) prepared in the material preparing process is hot worked to manufacture the steel material of the present embodiment. Steel materials are steel bars or wire rods. The hot working process includes a blooming rolling process and a finish rolling process.

熱間加工工程では、素材を加熱した後、熱間加工(分塊圧延及び仕上げ圧延)を実施する。素材の加熱は、加熱炉(熱処理炉)にて素材を保持することによって実施される。ここで、本実施形態の鋼材の製造方法では、熱間加工工程の加熱によって、脱炭層の深さが影響を受ける場合がある。具体的には、加熱温度が高く、加熱時間が長い場合、脱炭層は深く形成されやすい。この場合さらに、熱間加工工程の加熱保持時に脱炭層が深く形成された場合、熱間加工時に表面疵が形成されやすくなる。熱間加工時に形成された表面疵は、熱間鍛造割れの起点となり得る。したがって、熱間加工工程の加熱保持において、脱炭層の深さは低減できた方が好ましい。以下、分塊圧延工程及び仕上げ圧延工程について、それぞれ説明する。 In the hot working process, after heating the raw material, hot working (blooming rolling and finish rolling) is performed. The material is heated by holding the material in a heating furnace (heat treatment furnace). Here, in the steel material manufacturing method of the present embodiment, the depth of the decarburized layer may be affected by the heating in the hot working process. Specifically, when the heating temperature is high and the heating time is long, a deep decarburized layer tends to be formed. In this case, furthermore, if the decarburized layer is formed deeply during heating and holding in the hot working step, surface flaws are likely to be formed during hot working. Surface flaws formed during hot working can become starting points for hot forging cracks. Therefore, it is preferable to be able to reduce the depth of the decarburized layer during heating and holding in the hot working process. The blooming rolling process and the finish rolling process will be described below.

[分塊圧延工程]
分塊圧延工程では、素材に分塊圧延を実施して、ビレットを製造する。分塊圧延機の下流に連続圧延機が配置されている場合、分塊圧延後のビレットに対してさらに、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、さらにサイズの小さいビレットを製造してもよい。連続圧延機では、一対の水平ロールを有する水平スタンドと、一対の垂直ロールを有する垂直スタンドとが交互に一列に配列される。以上のとおり、分塊圧延工程では、分塊圧延機を用いて、又は、分塊圧延機と連続圧延機とを用いて、素材をビレットに製造する。
[Blooming rolling process]
In the blooming process, the raw material is bloomed to produce a billet. When a continuous rolling mill is arranged downstream of the blooming mill, the billet after blooming is further hot-rolled using the continuous rolling mill to produce a smaller billet. may In a continuous rolling mill, horizontal stands with a pair of horizontal rolls and vertical stands with a pair of vertical rolls are alternately arranged in a row. As described above, in the blooming process, the raw material is manufactured into billets by using a blooming mill or by using a blooming mill and a continuous rolling mill.

本実施形態において、分塊圧延工程における加熱炉での加熱温度は1150~1300℃とするのが好ましい。本実施形態においてさらに、分塊圧延工程における加熱炉での保持時間は2~12時間とするのが好ましい。保持時間が長すぎれば、ビレットの表面に脱炭層が深く形成される。このようにして形成された脱炭層は、鋼材の表面に残存する。つまり、保持時間が長すぎれば、製造された鋼材の長手方向に垂直な断面の直径に対する、鋼材の脱炭層の深さが深くなりすぎる。その結果、製造された鋼材は式(3)を満たさなくなる。一方、保持時間が短すぎれば、ビレットが十分に均熱されない場合がある。したがって、本実施形態による分塊圧延工程では、保持時間を2~12時間とする。 In this embodiment, the heating temperature in the heating furnace in the blooming step is preferably 1150 to 1300°C. Further, in the present embodiment, the holding time in the heating furnace in the blooming step is preferably 2 to 12 hours. If the holding time is too long, a deep decarburized layer is formed on the surface of the billet. The decarburized layer thus formed remains on the surface of the steel material. That is, if the holding time is too long, the depth of the decarburized layer of the steel material becomes too deep with respect to the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the manufactured steel material. As a result, the manufactured steel does not satisfy the formula (3). On the other hand, if the holding time is too short, the billet may not be sufficiently soaked. Therefore, in the blooming rolling process according to the present embodiment, the holding time is set to 2 to 12 hours.

[仕上げ圧延工程]
仕上げ圧延工程では、分塊圧延工程で製造されたビレットに仕上げ圧延を実施して、鋼材(棒鋼又は線材)を製造する。仕上げ圧延は、連続圧延機を用いて実施する。好ましくは、本実施形態では、仕上げ圧延工程における加熱炉での加熱温度をT℃、加熱炉での保持時間をt時間としたとき、次の条件を満たす。
T(℃):1000~1300(℃)
t(時間):1~10(時間)
-50t+1250≦T≦-50t+1500 (A)
[Finish rolling process]
In the finish rolling process, the billet produced in the blooming process is subjected to finish rolling to produce a steel material (steel bar or wire rod). Finish rolling is performed using a continuous rolling mill. Preferably, in the present embodiment, when the heating temperature in the heating furnace in the finish rolling step is T° C. and the holding time in the heating furnace is t hours, the following conditions are satisfied.
T (°C): 1000-1300 (°C)
t (time): 1 to 10 (time)
-50t+1250≤T≤-50t+1500 (A)

=-50t+1250と定義する。T=-50t+1500と定義する。仕上げ圧延工程における加熱炉での加熱温度TがTより低ければ、T及びtが上記の範囲を満たした場合であっても、ビレットが十分に均熱されない場合がある。一方、仕上げ圧延工程における加熱炉での加熱温度TがTより高ければ、T及びtが上記の範囲を満たした場合であっても、ビレットの表面に脱炭層が深く形成される場合がある。つまり、製造された鋼材の長手方向に垂直な断面の直径に対する、鋼材の脱炭層の深さが深くなりすぎ、製造された鋼材が式(3)を満たさなくなる可能性がある。したがって、本実施形態による仕上げ圧延工程では、加熱炉での加熱温度Tが1000~1300℃を満たし、加熱炉での保持時間tが1~10時間を満たし、かつ、Tとtとが式(A)を満たすことが好ましい。 Define T L =−50t+1250. Define T H =−50t+1500. If the heating temperature T in the heating furnace in the finish rolling step is lower than TL , the billet may not be sufficiently soaked even if T and t satisfy the above ranges. On the other hand, if the heating temperature T in the heating furnace in the finish rolling process is higher than TH , even if T and t satisfy the above ranges, a decarburized layer may be formed deeply on the surface of the billet. . In other words, the depth of the decarburized layer of the steel material becomes too deep with respect to the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the manufactured steel material, and the manufactured steel material may not satisfy the formula (3). Therefore, in the finish rolling process according to the present embodiment, the heating temperature T in the heating furnace satisfies 1000 to 1300 ° C., the holding time t in the heating furnace satisfies 1 to 10 hours, and T and t satisfy the formula ( A) is preferably satisfied.

仕上げ圧延工程後の鋼材を冷却する。本実施形態による仕上げ圧延工程では、冷却速度は特に限定されない。たとえば、仕上げ圧延工程の冷却は、放冷であってもよい。 The steel material after the finish rolling process is cooled. In the finish rolling process according to this embodiment, the cooling rate is not particularly limited. For example, the cooling in the finish rolling step may be standing cooling.

以上の製造工程により、上述の構成を有する本実施形態の鋼材を製造できる。なお、熱間加工工程後の鋼材に対して、周知の焼準処理、又は、周知の球状化焼鈍処理を実施してもよい。 Through the above-described manufacturing process, the steel material of the present embodiment having the above-described configuration can be manufactured. In addition, well-known normalizing treatment or well-known spheroidizing annealing treatment may be performed on the steel material after the hot working process.

[軸受部品について]
軸受部品とは、転がり軸受の部品を意味する。軸受部品はたとえば、軌道輪、軌道盤、転動体等である。軌道輪は内輪であっても外輪であってもよく、軌道盤は軸軌道盤やハウジング軌道盤、中央軌道盤、調心ハウジング軌道盤であってもよい。軌道輪及び軌道盤は、軌道面を有する部材であれば、特に限定されない。転動体は玉でもころでもよい。ころは例えば、円筒ころ、棒状ころ、針状ころ、円すいころ、凸面ころ等である。
[Regarding bearing parts]
By bearing part is meant a part of a rolling bearing. Bearing parts are, for example, bearing rings, washer, rolling elements and the like. The bearing ring may be an inner ring or an outer ring, and the washer may be a shaft washer, a housing washer, a center washer, or an alignment housing washer. The bearing rings and bearing washers are not particularly limited as long as they are members having raceway surfaces. The rolling elements may be balls or rollers. Rollers are, for example, cylindrical rollers, bar rollers, needle rollers, tapered rollers, convex rollers, and the like.

本実施形態の鋼材は、軸受部品の素材として好適である。本実施形態の鋼材を用いた軸受部品は、周知の製造方法で製造される。例えば、次の製造方法により、本実施形態の鋼材を素材とした軸受部品が製造される。 The steel material of this embodiment is suitable as a material for bearing components. A bearing component using the steel material of this embodiment is manufactured by a well-known manufacturing method. For example, a bearing component made of the steel material of the present embodiment is manufactured by the following manufacturing method.

軸受部品の製造方法は、例えば、熱間加工工程、球状化焼鈍工程、切削加工工程、及び、熱処理工程を含む。熱間加工工程では、本実施形態の鋼材に対して熱間加工を実施する。熱間加工は例えば、周知の熱間鍛造である。熱間加工工程では、鋼材をAc3点以上に加熱した後、鋼材を加工する。したがって、鋼材のミクロ組織は、熱間加工工程の加熱時にリセットされる。加熱温度は周知の温度であり、たとえば、1000~1300℃である。熱間加工後の鋼材は空冷される。 A method of manufacturing a bearing component includes, for example, a hot working process, a spheroidizing annealing process, a cutting process, and a heat treatment process. In the hot working step, hot working is performed on the steel material of the present embodiment. Hot working is, for example, well-known hot forging. In the hot working step, the steel is worked after being heated to Ac3 point or higher. Therefore, the microstructure of the steel is reset during heating during the hot working process. The heating temperature is a well-known temperature, for example, 1000-1300.degree. The steel material after hot working is air-cooled.

熱間加工工程後の鋼材に対して、周知の球状化焼鈍工程を実施する。そして、球状化焼鈍工程後の鋼材に対して、切削加工工程を実施して、所定形状の中間品を製造する。この切削加工工程時において、鋼材の高い被削性が求められる。切削加工工程では、周知の切削加工を実施する。以上の工程により、中間品が製造される。 A well-known spheroidizing annealing process is performed on the steel material after the hot working process. Then, the steel material after the spheroidizing annealing process is subjected to a cutting process to manufacture an intermediate product having a predetermined shape. During this cutting process, the steel material is required to have high machinability. In the cutting process, well-known cutting is performed. An intermediate product is manufactured by the above steps.

切削加工工程後の中間品に対して、熱処理工程を実施する。本実施形態において、「熱処理」とは、上述のとおり、焼入れ焼戻し、浸炭焼入れ焼戻し、浸炭浸窒焼入れ焼戻し、又は、浸窒焼入れ焼戻しを意味する。いずれの熱処理も、周知の条件で実施すればよい。焼入れ条件、浸炭焼入れ条件、浸炭浸窒焼入れ条件、浸窒焼入れ条件、及び、焼戻し条件を適宜調整して、軸受部品の表面硬さ及び芯部硬さ、軸受部品の表面炭素濃度、及び、軸受部品の表面窒素濃度を適宜調整できることは、当業者に周知の技術事項である。中間品に対して上述の周知の熱処理を実施して、軸受部品を製造する。 A heat treatment process is performed on the intermediate product after the cutting process. In the present embodiment, "heat treatment" means quenching and tempering, carburizing and quenching and tempering, carbonitriding and quenching and tempering, or nitriding and quenching and tempering, as described above. Any heat treatment may be performed under well-known conditions. Quenching conditions, carburizing and quenching conditions, carbo-nitriding and quenching conditions, nitriding and quenching conditions, and tempering conditions are appropriately adjusted to determine the surface hardness and core hardness of the bearing parts, the surface carbon concentration of the bearing parts, and the bearing It is a technical matter well known to those skilled in the art that the surface nitrogen concentration of parts can be appropriately adjusted. The intermediate product undergoes the well-known heat treatment described above to produce the bearing component.

本実施形態の鋼材を素材とする軸受部品は、表面起点剥離寿命に優れる。本実施形態の鋼材を素材とする軸受部品はさらに、使用中の形状安定性に優れる。 A bearing component made of the steel material of the present embodiment is excellent in surface-originating flaking life. The bearing component made of the steel material of this embodiment is further excellent in shape stability during use.

なお、軸受部品の製造工程において、熱処理工程後の中間品に対して、仕上げ加工(切削加工、研磨加工等)を実施してもよい。仕上げ加工することにより、表面硬化処理後の中間品の表面粗さを調整することができる。仕上げ加工方法は、周知の方法で実施すればよい。 In the manufacturing process of the bearing component, the intermediate product after the heat treatment process may be subjected to finishing (cutting, polishing, etc.). By finishing, the surface roughness of the intermediate product after the surface hardening treatment can be adjusted. A finishing method may be implemented by a well-known method.

[軸受部品の部品芯部のミクロ組織について]
しかしながら、本実施形態において、鋼材を軸受部品とする場合において、熱間鍛造後に球状化焼鈍された鋼材に対して切削加工が実施され、中間品が製造される。中間品には熱処理(焼入れ焼き戻し、浸炭処理、浸炭浸窒処理、浸窒処理等)が実施される。そのため、鋼材は熱間鍛造時、及び、熱処理時において、オーステナイト域、又は、オーステナイト-セメンタイト二相域に加熱された後、鋼材は急冷される。したがって、本実施形態による軸受部品の部品芯部のミクロ組織は、マルテンサイト単相組織、又は、マルテンサイトとセメンタイトとの混合組織となる。
[Regarding the microstructure of the core part of the bearing part]
However, in the present embodiment, when a steel material is used as a bearing component, cutting is performed on the steel material that has been hot forged and then spheroidized to produce an intermediate product. The intermediate product is subjected to heat treatment (quenching and tempering, carburizing, carbonitriding, nitriding, etc.). Therefore, during hot forging and heat treatment, the steel material is heated to an austenite region or an austenite-cementite two-phase region, and then rapidly cooled. Therefore, the microstructure of the component core of the bearing component according to this embodiment is a martensite single-phase structure or a mixed structure of martensite and cementite.

表1に示す化学組成を有する2tonの溶鋼を、真空溶製により製造した。各試験番号の溶鋼の化学組成と、上述のF1(=Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti))及びF2(=15Si+35Mn+15Ni+20Cr)の定義から、各試験番号のF1及びF2の値を求めた。求めたF1及びF2値を、表1に示す。 2 tons of molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was produced by vacuum melting. From the chemical composition of the molten steel of each test number and the definitions of F1 (=Cr + 0.1Mo + 0.25 (V + Nb + Ti)) and F2 (= 15Si + 35Mn + 15Ni + 20Cr) described above, the values of F1 and F2 for each test number were obtained. Table 1 shows the obtained F1 and F2 values.

Figure 2022170056000002
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なお、表1中の「-」は、該当する元素の含有量が不純物レベルであったことを意味する。たとえば、鋼AのNb及びTi含有量は、小数第四位を四捨五入して0%であったことを意味する。鋼AのCa含有量は、小数第五位を四捨五入して0%であったことを意味する。鋼CのCu及びNi含有量は、小数第三位を四捨五入して0%であったことを意味する。鋼AEのMo及びV含有量は、小数第三位を四捨五入して0%であったことを意味する。また、鋼AEは比較基準鋼材として、従来鋼材であるJIS G 4805(2019)に規定されたSUJ2に相当する化学組成を有する溶鋼とした。 "-" in Table 1 means that the content of the corresponding element was at the impurity level. For example, it means that the Nb and Ti contents of Steel A were 0% rounded to the fourth decimal place. It means that the Ca content of steel A was 0% rounded to the fifth decimal place. The Cu and Ni contents of Steel C are meant to be 0% rounded to the third decimal place. It means that the Mo and V contents of Steel AE were 0% rounded to the third decimal place. Steel AE was molten steel having a chemical composition corresponding to SUJ2 defined in JIS G 4805 (2019), which is a conventional steel material, as a comparative reference steel material.

表1の溶鋼を造塊し、素材となる鋳塊(インゴット)を製造した。素材であるインゴットに対して、熱間加工工程を実施した。具体的には、各試験番号のインゴットを加熱して、分塊圧延機にて分塊圧延を実施して、ビレットを製造した。各試験番号のビレットの、長手方向に垂直な断面は160mm×160mmの矩形であった。製造されたビレットを常温まで放冷した。分塊圧延工程における加熱条件を表2に示す。各試験番号のインゴットに対して実施した、分塊圧延工程の加熱条件、及び、後述する仕上げ圧延工程の加熱条件を、表3の「製造条件」欄に示す。 Molten steel in Table 1 was cast to produce an ingot as a raw material. A hot working process was performed on an ingot as a raw material. Specifically, the ingots of each test number were heated and bloomed by a blooming mill to produce billets. The cross section perpendicular to the longitudinal direction of the billet of each test number was a rectangle of 160 mm x 160 mm. The manufactured billet was allowed to cool to room temperature. Table 2 shows the heating conditions in the blooming process. The heating conditions in the blooming rolling process and the heating conditions in the finish rolling process, which will be described later, which were performed on the ingots of each test number are shown in the "Manufacturing conditions" column of Table 3.

Figure 2022170056000003
Figure 2022170056000003

Figure 2022170056000004
Figure 2022170056000004

製造された各試験番号のビレットに対して、仕上げ圧延を実施して、各試験番号の鋼材を製造した。具体的には、各試験番号のビレットを加熱して、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、直径D(mm)を有する各試験番号の鋼材(丸棒)を製造した。仕上げ圧延工程における加熱条件を表2に示す。さらに、仕上げ圧延工程の各条件におけるT(=-50t+1250)と、T(=-50t+1500)とを表2に示す。得られた各試験番号の鋼材の直径D(mm)を表3に示す。熱間圧延後の丸棒を常温まで放冷した。以上の製造工程により、各試験番号の鋼材(丸棒)を製造した。 Finish rolling was performed on the manufactured billet of each test number to manufacture a steel material of each test number. Specifically, the billet of each test number was heated and hot-rolled using a continuous rolling mill to produce a steel material (round bar) of each test number having a diameter D (mm). Table 2 shows the heating conditions in the finish rolling process. Furthermore, Table 2 shows T L (=-50t+1250) and T H (=-50t+1500) under each condition of the finish rolling process. Table 3 shows the diameter D (mm) of the obtained steel material of each test number. The round bar after hot rolling was allowed to cool to room temperature. A steel material (round bar) of each test number was manufactured by the manufacturing process described above.

[評価試験]
以上の製造工程で製造された鋼材に対して、鋼材表層脱炭深さ評価試験、熱間加工性評価試験、表面起点剥離寿命評価試験、及び、形状安定性評価試験を実施した。なお、表面起点剥離寿命評価試験、及び、形状安定性評価試験については、試験番号1~34の鋼材(直径80mmの丸棒)にのみ実施し、試験番号35及び36の鋼材(直径40mmの丸棒)には実施しなかった。
[Evaluation test]
A steel surface layer decarburization depth evaluation test, a hot workability evaluation test, a surface originating exfoliation life evaluation test, and a shape stability evaluation test were performed on the steel materials manufactured by the above manufacturing processes. The surface-originating flaking life evaluation test and the shape stability evaluation test were performed only on steel materials with test numbers 1 to 34 (round bars with a diameter of 80 mm), and steel materials with test numbers 35 and 36 (round bars with a diameter of 40 mm). bar) was not performed.

[鋼材表層脱炭深さ評価試験]
各試験番号の鋼材(直径80mm又は直径40mmの丸棒)に対して、鋼材の表層における脱炭層の深さを評価した。具体的には、各試験番号の鋼材の端面から300mm位置で横断し、得られた横断面を観察面と定義した。横断された各試験番号の鋼材から、観察面と外表面とを含む試験片を90度ごとに4つ切り出した。試験片の大きさは、縦10mm、横10mm、高さ10mmであった。試験片のうち一面は外表面を含む曲面とし、他の五面は平面とした。切り出された試験片の観察面を鏡面に研磨した。
[Steel material surface layer decarburization depth evaluation test]
The depth of the decarburized layer in the surface layer of the steel material (80 mm diameter or 40 mm diameter round bar) of each test number was evaluated. Specifically, the cross section obtained by crossing the steel material of each test number at a position of 300 mm from the end face was defined as the observation surface. From the crossed steel material of each test number, four test pieces including the observation surface and the outer surface were cut out every 90 degrees. The size of the test piece was 10 mm long, 10 mm wide and 10 mm high. One surface of the test piece was a curved surface including the outer surface, and the other five surfaces were flat surfaces. The observation surface of the cut test piece was polished to a mirror surface.

鏡面研磨された試験片に対して、EPMAを用いて、炭素濃度分布を調査した。測定箇所は鏡面研磨された観察面のうち、内部側から外表面に向かって、外表面を含む位置とした。測定長さは約2mmであった。EPMAでは、ビーム径を1μm、走査速度を100μm/minとした。鋼材の表層において、鋼材芯部の平均炭素濃度に比較して、30%以上炭素濃度が低い領域を脱炭領域と定義した。各試験番号の4つの試験片それぞれについて、定義した脱炭領域の深さを求め、その算術平均値を「脱炭層の深さd」とした。求めた各試験番号の脱炭層の深さd(mm)と、鋼材の長手方向に垂直な断面の直径D(つまり、80mm又は40mm)とから、F3を求めた。求めた各試験番号のF3を表3に示す。 The carbon concentration distribution was investigated using EPMA on the mirror-polished test piece. The measurement point was a position including the outer surface from the inner side toward the outer surface on the mirror-polished observation surface. The measured length was about 2 mm. In EPMA, the beam diameter was 1 μm and the scanning speed was 100 μm/min. A decarburized region was defined as a region in which the carbon concentration in the surface layer of the steel material was 30% or more lower than the average carbon concentration in the core of the steel material. The depth of the defined decarburized region was determined for each of the four test pieces of each test number, and the arithmetic mean value was taken as the "decarburized layer depth d". F3 was obtained from the obtained depth d (mm) of the decarburized layer for each test number and the diameter D (that is, 80 mm or 40 mm) of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material. Table 3 shows the obtained F3 for each test number.

[熱間加工性評価試験]
各試験番号の鋼材から、熱間加工性評価試験用の試験片を採取した。試験片は、鋼材を長手方向と垂直な方向に切断して採取した。試験片の長さは、長手方向に垂直な断面の直径Dの2.5倍とした。具体的に、各試験番号の鋼材(直径80mm又は直径40mmの丸棒)を長手方向と垂直な方向に切断し、直径80mmで長さ200mmの試験片、又は、直径40mmで長さ100mmの試験片を試験番号ごとに10本ずつ採取した。各試験番号の試験片を1000℃に加熱して、60分保持した後、速やかに軸方向に90%熱間圧縮を実施して、円盤形状に成形した。円盤形状に成形された各試験番号の試験片を室温まで空冷した後、表面の割れの有無を目視で確認した。割れが確認された試験片が10個中0個であれば、熱間加工性に優れると判断した(表3中の「熱間加工性」欄で「E」で表記)。一方、割れが確認された試験片が10個中1個以上であれば、熱間加工性が不十分であると判断した(表3中の「熱間加工性」欄で「NA」で表記)。
[Hot workability evaluation test]
A test piece for a hot workability evaluation test was taken from the steel material of each test number. A test piece was obtained by cutting the steel material in a direction perpendicular to the longitudinal direction. The length of the test piece was 2.5 times the diameter D of the cross section perpendicular to the longitudinal direction. Specifically, the steel material of each test number (80 mm diameter or 40 mm diameter round bar) is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and a test piece with a diameter of 80 mm and a length of 200 mm, or a test piece with a diameter of 40 mm and a length of 100 mm Ten strips were taken for each test number. After heating the test piece of each test number to 1000° C. and holding it for 60 minutes, it was quickly subjected to 90% hot compression in the axial direction to form a disk shape. After air-cooling the disk-shaped test piece of each test number to room temperature, the presence or absence of cracks on the surface was visually confirmed. If the number of test pieces in which cracks were confirmed was 0 out of 10, it was judged that the hot workability was excellent (indicated by "E" in the "hot workability" column in Table 3). On the other hand, if the number of test pieces in which cracks were confirmed was 1 or more out of 10, it was determined that the hot workability was insufficient (indicated by "NA" in the "hot workability" column in Table 3) ).

[表面起点剥離寿命評価試験]
各試験番号の鋼材に対して、熱間加工を模擬した加熱処理を実施した。加熱処理では、鋼材を1000℃で1時間保持し、その後、常温まで放冷(空冷)した。放冷後の鋼材に対して、周知の球状化焼鈍を実施した。具体的には、球状化焼鈍では、鋼材を760℃で8時間保持した。その後、600℃まで冷却速度10~15℃/時間で徐冷した。その後、鋼材を常温まで放冷(空冷)した。球状化焼鈍後の直径80mmの鋼材(丸棒)に対して、切削加工(外周旋削加工)及びフライス加工を実施して、直径60mm、厚さ6mmの円板状の粗試験片(中間品を模擬した粗試験片)を採取した。各試験番号の鋼材に対し、10枚ずつ粗試験片を採取した。
[Surface origin peeling life evaluation test]
A heat treatment simulating hot working was performed on the steel material of each test number. In the heat treatment, the steel material was held at 1000° C. for 1 hour and then allowed to cool (air-cooled) to room temperature. Well-known spheroidizing annealing was performed on the steel materials after standing to cool. Specifically, in the spheroidizing annealing, the steel material was held at 760°C for 8 hours. After that, it was slowly cooled to 600°C at a cooling rate of 10 to 15°C/hour. After that, the steel material was allowed to cool (air-cooled) to room temperature. A steel material (round bar) with a diameter of 80 mm after spheroidizing annealing is subjected to cutting (peripheral turning) and milling to obtain a disk-shaped rough test piece (intermediate product) with a diameter of 60 mm and a thickness of 6 mm. Simulated crude specimens) were taken. Ten rough test pieces were taken from each test number steel material.

各試験番号の粗試験片を800℃で5時間保持して浸窒処理を実施した。浸窒処理にはアンモニアガスを使用し、粗試験片の表面窒素濃度が0.4%となるように流量を調整した。その後、60℃の油で油冷して焼入れを実施した。油冷後の粗試験片に対して、焼戻し温度150℃、保持時間120分で焼戻しを実施した。 Rough specimens of each test number were held at 800° C. for 5 hours to perform nitriding treatment. Ammonia gas was used for the nitriding treatment, and the flow rate was adjusted so that the surface nitrogen concentration of the crude test piece was 0.4%. After that, quenching was performed by cooling with oil at 60°C. The crude test piece after oil cooling was tempered at a tempering temperature of 150°C for a holding time of 120 minutes.

熱処理後の各試験片に対して、直径60mmの円形面を片側30μmずつ平面研磨して、模擬軸受部品である試験片を作製した。各試験片に対して、平面研磨した円形面の一方の表面をラッピング加工して、転動疲労試験片とした。 Each test piece after the heat treatment was flat-polished on a circular surface with a diameter of 60 mm by 30 μm on each side to prepare a test piece as a simulated bearing component. One surface of the flat-polished circular surface of each test piece was lapped to obtain a rolling contact fatigue test piece.

スラスト型の転動疲労試験機を用いて、転動疲労試験を実施した。具体的に、図1は、スラスト型の転動疲労試験機の模式図である。図1に示すとおり、転動疲労試験片100を潤滑油102に浸漬した。転動疲労試験片100上に3つの鋼球101を配置して、治具103により3つの鋼球101を転動疲労試験片100に押し付けながら、治具103を中心軸C1周りに回転させた。試験時における最大接触面圧を4.0GPaとし、繰り返し速度を2500cpm(cycle per minute)とした。試験時に使用した潤滑油102には、異物として、ビッカース硬さで750(HV)、100~180μmの粒度に分級した高速度鋼ガスアトマイズ粉を混入した。ガスアトマイズ粉の混入量は潤滑油102に対して、0.02質量%とした。試験時に使用する鋼球101は、直径9.525mmであり、JIS G 4805(2019)に規定されたSUJ2の調質材を用いた。 A rolling contact fatigue test was performed using a thrust-type rolling contact fatigue tester. Specifically, FIG. 1 is a schematic diagram of a thrust-type rolling contact fatigue tester. As shown in FIG. 1, a rolling contact fatigue test piece 100 was immersed in lubricating oil 102 . Three steel balls 101 were placed on the rolling contact fatigue test piece 100, and the jig 103 was rotated around the central axis C1 while pressing the three steel balls 101 against the rolling contact fatigue test piece 100. . The maximum contact surface pressure during the test was set to 4.0 GPa, and the repetition rate was set to 2500 cpm (cycle per minute). Lubricating oil 102 used in the test was mixed with high-speed steel gas atomized powder classified to have a Vickers hardness of 750 (HV) and a particle size of 100 to 180 μm as foreign matter. The amount of the gas atomized powder mixed was set to 0.02% by mass with respect to the lubricating oil 102 . The steel ball 101 used in the test had a diameter of 9.525 mm and was made of SUJ2 refining material specified in JIS G 4805 (2019).

転動疲労試験結果をワイブル確率紙上にプロットし、10%破損確率を示すL10寿命を「表面起点剥離寿命」と定義した。異物混入という過酷な使用環境下(本試験)において、L10寿命が1.0×10以上であれば、表面起点剥離寿命に優れると判断した(表3中の「表面起点剥離寿命」欄で「E」で表記)。一方、L10寿命が1.0×10未満であれば、表面起点剥離寿命が短いと判断した(表3中の「表面起点剥離寿命」欄で「NA」で表記)。 The results of the rolling contact fatigue test were plotted on Weibull probability paper, and the L10 life indicating a 10% failure probability was defined as the "surface-originating flaking life." In a severe use environment (this test) in which foreign matter is mixed in, it was determined that if the L10 life is 1.0 × 10 7 or more, the surface-originating flaking life is excellent (in the “surface-originating flaking life” column in Table 3, labeled with an “E”). On the other hand, when the L10 life was less than 1.0×10 7 , it was judged that the surface originating flaking life was short (indicated by “NA” in the “surface originating flaking life” column in Table 3).

[形状安定性評価試験]
転動疲労試験でL10寿命が1.0×10以上であった場合の転動疲労試験後の転動疲労試験片に対して、触針式粗さ計を用いて、試験片の表面の転動部と非転動部とを同時に横切る断面曲線を測定した。そして、非転動部の平均高さと転動部の平均高さの差分ΔH(μm)を算出した。転動部とは、転動疲労試験において、試験片と鋼球とが接触した部分を意味する。非転動部とは、転動疲労試験において、試験片と鋼球とが接触していない部分を意味する。断面曲線の測定は、各試験片に対し、4箇所実施した。4箇所の差分ΔHの算術平均値を、転動部の変形量と定義した。転動部の変形量が25μm未満であれば、形状安定性に優れると判断した(表3中の「形状安定性」欄で「E」で表記)。一方、転動部の変形量が25μm以上であれば、形状安定性が不十分であると判断した(表3中の「形状安定性」欄で「NA」で表記)。
[Shape stability evaluation test]
For the rolling contact fatigue test piece after the rolling contact fatigue test when the L10 life was 1.0 × 10 7 or more in the rolling contact fatigue test, the surface of the test piece was measured using a stylus type roughness meter. A cross-sectional curve was measured across the rolling and non-rolling portions at the same time. Then, the difference ΔH (μm) between the average height of the non-rolling portion and the average height of the rolling portion was calculated. The rolling part means the part where the test piece and the steel ball are in contact in the rolling contact fatigue test. A non-rolling portion means a portion where the test piece and the steel ball are not in contact in the rolling contact fatigue test. The cross-sectional curve was measured at four points for each test piece. The arithmetic average value of the differences ΔH at four points was defined as the deformation amount of the rolling part. If the amount of deformation of the rolling part was less than 25 μm, it was judged that the shape stability was excellent (indicated by “E” in the “shape stability” column in Table 3). On the other hand, if the amount of deformation of the rolling part was 25 μm or more, it was determined that the shape stability was insufficient (indicated by “NA” in the “shape stability” column in Table 3).

[試験結果]
表3に試験結果を示す。表1~3を参照して、試験番号1~6の鋼材は、いずれも化学組成が適切であり、式(1)及び式(2)を満たした。さらに、製造方法も明細書に記載の好ましい製造方法であった。その結果、F3が0.010未満となり、式(3)を満たした。その結果、熱間加工性評価試験において、優れた熱間加工性を示した。その結果さらに、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示した。その結果さらに、形状安定性評価試験において、優れた形状安定性を示した。
[Test results]
Table 3 shows the test results. With reference to Tables 1 to 3, the steel materials of test numbers 1 to 6 all had appropriate chemical compositions and satisfied formulas (1) and (2). Furthermore, the manufacturing method was also the preferred manufacturing method described in the specification. As a result, F3 was less than 0.010, satisfying formula (3). As a result, it showed excellent hot workability in the hot workability evaluation test. As a result, in the surface-initiated exfoliation life evaluation test, it exhibited an excellent surface-initiated exfoliation life. As a result, it also showed excellent shape stability in the shape stability evaluation test.

試験番号35の鋼材は、化学組成が適切であり、式(1)及び式(2)を満たした。さらに、製造方法も明細書に記載の好ましい製造方法であった。その結果、F3が0.010未満となり、式(3)を満たした。その結果、熱間加工性評価試験において、優れた熱間加工性を示した。 The steel material of test number 35 had an appropriate chemical composition and satisfied the formulas (1) and (2). Furthermore, the manufacturing method was also the preferred manufacturing method described in the specification. As a result, F3 was less than 0.010, satisfying formula (3). As a result, it showed excellent hot workability in the hot workability evaluation test.

一方、試験番号7の鋼材は、C含有量が低すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 On the other hand, the steel material of test number 7 had too low a C content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号8の鋼材は、C含有量が高すぎた。さらに、F2が55を超え、式(2)を満たさなかった。その結果、形状安定性評価試験において、優れた形状安定性を示さなかった。 The steel material of test number 8 had too high a C content. Furthermore, F2 exceeded 55 and did not satisfy equation (2). As a result, it did not exhibit excellent shape stability in the shape stability evaluation test.

試験番号9の鋼材は、Si含有量が低すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 9 had too low a Si content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号10の鋼材は、Si含有量が高すぎた。さらに、F2が55を超え、式(2)を満たさなかった。さらに、F3が0.010以上となり、式(3)を満たさなかった。その結果、熱間加工性評価試験において、優れた熱間加工性を示さなかった。その結果さらに、形状安定性評価試験において、優れた形状安定性を示さなかった。 The steel material of test number 10 had too high Si content. Furthermore, F2 exceeded 55 and did not satisfy equation (2). Furthermore, F3 was 0.010 or more, and the formula (3) was not satisfied. As a result, it did not exhibit excellent hot workability in the hot workability evaluation test. As a result, it did not exhibit excellent shape stability in the shape stability evaluation test.

試験番号11の鋼材は、Mn含有量が低すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 11 had too low Mn content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号12の鋼材は、Mn含有量が高すぎた。さらに、F2が55を超え、式(2)を満たさなかった。その結果、形状安定性評価試験において、優れた形状安定性を示さなかった。 The steel material of test number 12 had too high Mn content. Furthermore, F2 exceeded 55 and did not satisfy equation (2). As a result, it did not exhibit excellent shape stability in the shape stability evaluation test.

試験番号13の鋼材は、Cr含有量が低すぎた。さらに、F1が1.40以下となり、式(1)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 13 had too low a Cr content. Furthermore, F1 was 1.40 or less, and the formula (1) was not satisfied. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号14の鋼材は、Cr含有量が高すぎた。さらに、F1が1.70を超え、式(1)を満たさなかった。さらに、F2が55を超え、式(2)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。その結果さらに、形状安定性評価試験において、優れた形状安定性を示さなかった。 The steel material of test number 14 had too high a Cr content. Furthermore, F1 exceeded 1.70 and did not satisfy formula (1). Furthermore, F2 exceeded 55 and did not satisfy equation (2). As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test. As a result, it did not exhibit excellent shape stability in the shape stability evaluation test.

試験番号15の鋼材は、Mo含有量が低すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 15 had too low Mo content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号16の鋼材は、Mo含有量が高すぎた。さらに、F1が1.70を超え、式(1)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 16 had too high Mo content. Furthermore, F1 exceeded 1.70 and did not satisfy formula (1). As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号17の鋼材は、V含有量が低すぎた。さらに、F1が1.40以下となり、式(1)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 17 had too low a V content. Furthermore, F1 was 1.40 or less, and the formula (1) was not satisfied. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号18の鋼材は、V含有量が高すぎた。さらに、F1が1.70を超え、式(1)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 18 had too high a V content. Furthermore, F1 exceeded 1.70 and did not satisfy formula (1). As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号19の鋼材は、Al含有量が高すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 19 had too high an Al content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号20の鋼材は、S含有量が高すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 20 had too high an S content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号21の鋼材は、Cu含有量が高すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 21 had too high a Cu content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号22の鋼材は、Ni含有量が高すぎた。さらに、F2が55を超え、式(2)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 22 had too high a Ni content. Furthermore, F2 exceeded 55 and did not satisfy equation (2). As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号23の鋼材は、N含有量が高すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 23 had too high N content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号24の鋼材は、Ca含有量が高すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 24 had too high a Ca content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号25の鋼材は、Nb含有量が高すぎた。さらに、F1が1.70を超え、式(1)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 25 had too high a Nb content. Furthermore, F1 exceeded 1.70 and did not satisfy formula (1). As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号26の鋼材は、Ti含有量が高すぎた。さらに、F1が1.70を超え、式(1)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 26 had too high a Ti content. Furthermore, F1 exceeded 1.70 and did not satisfy formula (1). As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号27の鋼材は、O含有量が高すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 27 had too high an O content. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号28の鋼材は、V含有量が低すぎた。さらに、F1が1.40以下となり、式(1)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 28 had too low a V content. Furthermore, F1 was 1.40 or less, and the formula (1) was not satisfied. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号29の鋼材は、F1が1.70を超え、式(1)を満たさなかった。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 29 exceeded 1.70 in F1 and did not satisfy the formula (1). As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号30の鋼材は、F2が55を超え、式(2)を満たさなかった。その結果、形状安定性評価試験において、優れた形状安定性を示さなかった。 The steel material of test number 30 exceeded F2 of 55 and did not satisfy the formula (2). As a result, it did not exhibit excellent shape stability in the shape stability evaluation test.

試験番号31の鋼材は、従来鋼材であるJIS G 4805(2019)に規定されたSUJ2に相当する化学組成を有していた。そのため、Mo含有量及びV含有量が低すぎた。その結果、表面起点剥離寿命評価試験において、優れた表面起点剥離寿命を示さなかった。 The steel material of test number 31 had a chemical composition corresponding to SUJ2 defined in JIS G 4805 (2019), which is a conventional steel material. Therefore, Mo content and V content were too low. As a result, it did not exhibit an excellent surface-initiated exfoliation life in the surface-initiated exfoliation life evaluation test.

試験番号32の鋼材は、分塊圧延工程における保持時間が長すぎた。その結果、F3が0.010以上となり、式(3)を満たさなかった。その結果、熱間加工性評価試験において、優れた熱間加工性を示さなかった。 The steel material of test number 32 had too long a holding time in the blooming process. As a result, F3 was 0.010 or more, and the formula (3) was not satisfied. As a result, it did not exhibit excellent hot workability in the hot workability evaluation test.

試験番号33の鋼材は、仕上げ圧延工程における加熱温度Tが、Tよりも高かった。その結果、F3が0.010以上となり、式(3)を満たさなかった。その結果、熱間加工性評価試験において、優れた熱間加工性を示さなかった。 For the steel material of test number 33, the heating temperature T in the finish rolling process was higher than TH . As a result, F3 was 0.010 or more, and the formula (3) was not satisfied. As a result, it did not exhibit excellent hot workability in the hot workability evaluation test.

試験番号34の鋼材は、F2が55を超え、式(2)を満たさなかった。その結果、形状安定性評価試験において、優れた形状安定性を示さなかった。 The steel material of test number 34 exceeded F2 of 55 and did not satisfy the formula (2). As a result, it did not exhibit excellent shape stability in the shape stability evaluation test.

試験番号36の鋼材は、仕上げ圧延工程における加熱温度Tが、Tよりも高かった。その結果、F3が0.010以上となり、式(3)を満たさなかった。その結果、熱間加工性評価試験において、優れた熱間加工性を示さなかった。 For the steel material of test number 36, the heating temperature T in the finish rolling process was higher than TH . As a result, F3 was 0.010 or more, and the formula (3) was not satisfied. As a result, it did not exhibit excellent hot workability in the hot workability evaluation test.

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The embodiments of the present disclosure have been described above. However, the above-described embodiments are merely examples for implementing the present disclosure. Therefore, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and the above-described embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the present disclosure.

Claims (2)

鋼材であって、
脱炭層と、
前記脱炭層よりも内部の鋼材芯部とを備え、
前記鋼材芯部の化学組成は、質量%で、
C:0.80~1.10%、
Si:0.15~0.50%、
Mn:0.30~0.70%、
Cr:1.30~1.60%、
Mo:0.10~0.50%、
V:0.12~0.50%、
Al:0.005~0.050%、
P:0.020%以下、
S:0.010%以下、
N:0.0150%以下、
O:0.0015%以下、及び、
残部はFe及び不純物からなり、かつ、式(1)及び式(2)を満たし、
前記脱炭層の深さと、前記鋼材の長手方向に垂直な断面の直径とが、式(3)を満たす、
鋼材。
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
d/D<0.010 (3)
ここで、式(1)及び式(2)中の各元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「0」が代入される。式(3)中のdには前記脱炭層の深さがmmで、Dには前記鋼材の長手方向に垂直な断面の直径がmmで代入される。
is steel,
a decarburized layer;
and a steel core inside the decarburized layer,
The chemical composition of the steel core is, in mass %,
C: 0.80 to 1.10%,
Si: 0.15 to 0.50%,
Mn: 0.30-0.70%,
Cr: 1.30-1.60%,
Mo: 0.10-0.50%,
V: 0.12 to 0.50%,
Al: 0.005 to 0.050%,
P: 0.020% or less,
S: 0.010% or less,
N: 0.0150% or less,
O: 0.0015% or less, and
The balance consists of Fe and impurities, and satisfies formulas (1) and (2),
The depth of the decarburized layer and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel satisfy formula (3),
steel.
1.40<Cr+0.1Mo+0.25(V+Nb+Ti)≦1.70 (1)
15Si+35Mn+15Ni+20Cr≦55 (2)
d/D<0.010 (3)
Here, the content of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formulas (1) and (2) in mass %. If the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol. The depth of the decarburized layer in mm is substituted for d in the formula (3), and the diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel material is substituted for D in mm.
請求項1に記載の鋼材であって、
前記鋼材芯部の前記化学組成はさらに、Feの一部に代えて、
Ca:0.0050%以下、
Cu:0.50%以下、
Ni:0.50%以下、
Nb:0.050%以下、及び、
Ti:0.050%以下、からなる群から選択される1種以上を含有する、
鋼材。
The steel material according to claim 1,
The chemical composition of the steel core further includes, instead of part of Fe,
Ca: 0.0050% or less,
Cu: 0.50% or less,
Ni: 0.50% or less,
Nb: 0.050% or less, and
Ti: 0.050% or less, containing one or more selected from the group consisting of
steel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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