JP3239639B2 - 軸受部品の製造方法 - Google Patents
軸受部品の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、浸炭をその工程に含む
軸受部品の製造方法に関する。
軸受部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に軸受部品の製造は、ＪＩＳのＳＵ
Ｊ２に代表される高炭素クロム軸受鋼の焼入れ・焼戻し
処理によるか、またはＳＣｒ４２０に代表される肌焼鋼
の浸炭処理によって行なわれている。 後者の製法によ
るものは、製品の転動疲労強度が高いことを期待される
のはもちろんのこと、それに加えて曲げ疲労強度が高い
ことを要求され、かつ製造工程を容易とするため、被削
性も高いことが望まれている。
Ｊ２に代表される高炭素クロム軸受鋼の焼入れ・焼戻し
処理によるか、またはＳＣｒ４２０に代表される肌焼鋼
の浸炭処理によって行なわれている。 後者の製法によ
るものは、製品の転動疲労強度が高いことを期待される
のはもちろんのこと、それに加えて曲げ疲労強度が高い
ことを要求され、かつ製造工程を容易とするため、被削
性も高いことが望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、肌焼
鋼の浸炭処理による軸受部品の製造における上記の要望
をみたし、転動疲労強度と曲げ疲労強度とがともに高
く、しかも素材の被削性がよく、機械加工を有利に行な
うことのできる軸受部品の製造方法を提供することにあ
る。
鋼の浸炭処理による軸受部品の製造における上記の要望
をみたし、転動疲労強度と曲げ疲労強度とがともに高
く、しかも素材の被削性がよく、機械加工を有利に行な
うことのできる軸受部品の製造方法を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の軸受部品の製造
方法は、重量で、Ｃ：０．１５〜０．２５％、Ｓｉ：
０．１％以下、Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ｃｒ：０．２
〜０．８％、（１０Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒ≦２．０％）、
Ｓ：０．０１〜０．０１５％、Ｎｉ：０．４〜０．６
％、Ｍｏ：０．６〜１．０％、Ａｌ：０．０１〜０．０
５％、Ｎｂ：０．０２〜０．０５％およびＮ：０．００
５〜０．０２５％を含有し、Ｐ：０．０１％以下、Ｏ：
０．００２％以下であって、残部が実質上Ｆｅからなる
合金を軸受部品の形状に近い形状をもった素材に加工
し、この素材を表層部のＣ濃度が０．７〜０．９％とな
るように浸炭処理し、ただし浸炭異常層の深さ６μｍ以
下、残留オーステナイト量を５〜３０％にしたものに所
要の仕上げ加工を施すことを特徴とする。
方法は、重量で、Ｃ：０．１５〜０．２５％、Ｓｉ：
０．１％以下、Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ｃｒ：０．２
〜０．８％、（１０Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒ≦２．０％）、
Ｓ：０．０１〜０．０１５％、Ｎｉ：０．４〜０．６
％、Ｍｏ：０．６〜１．０％、Ａｌ：０．０１〜０．０
５％、Ｎｂ：０．０２〜０．０５％およびＮ：０．００
５〜０．０２５％を含有し、Ｐ：０．０１％以下、Ｏ：
０．００２％以下であって、残部が実質上Ｆｅからなる
合金を軸受部品の形状に近い形状をもった素材に加工
し、この素材を表層部のＣ濃度が０．７〜０．９％とな
るように浸炭処理し、ただし浸炭異常層の深さ６μｍ以
下、残留オーステナイト量を５〜３０％にしたものに所
要の仕上げ加工を施すことを特徴とする。
【０００５】
【作用】曲げ疲労強度の改善に関して、破壊機構を詳細
に検討した結果、浸炭異常層の深さ、換言すれば粒界酸
化が進行した層の深さを６μｍ以内に抑える必要があ
り、さもないと曲げ疲労強度が所要のレベルに達しない
ことが、上記のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼の回転曲げ疲れ限度
の測定によりわかった。 図１にこの関係を示す。さら
に、粒界および粒内の強度を高めることが好ましい。
に検討した結果、浸炭異常層の深さ、換言すれば粒界酸
化が進行した層の深さを６μｍ以内に抑える必要があ
り、さもないと曲げ疲労強度が所要のレベルに達しない
ことが、上記のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼の回転曲げ疲れ限度
の測定によりわかった。 図１にこの関係を示す。さら
に、粒界および粒内の強度を高めることが好ましい。
【０００６】転動部は一般に研削加工により形成される
ので、表層に粒界酸化層が存在していても、ほとんどの
場合には研削により除去される。 従って、転動疲労強
度に関しては粒界酸化層の深さを論じる必要はない。
しかし、疲労過程で生じる組織の変化を遅延させるに
は、曲げ疲労に関して述べたところと同様に、粒内の靭
性の向上が有効であることがわかった。
ので、表層に粒界酸化層が存在していても、ほとんどの
場合には研削により除去される。 従って、転動疲労強
度に関しては粒界酸化層の深さを論じる必要はない。
しかし、疲労過程で生じる組織の変化を遅延させるに
は、曲げ疲労に関して述べたところと同様に、粒内の靭
性の向上が有効であることがわかった。
【０００７】本発明で使用する材料の合金組成を上記の
ように限定した理由は、つぎのとおりである。
ように限定した理由は、つぎのとおりである。
【０００８】Ｃ：０．１５〜０．２５％ 心部の強度を確保するために、下限０．１５％以上の存
在を要するが、靭性を低下させないよう、上限０．２５
％までの狭い範囲から添加量をえらぶ。
在を要するが、靭性を低下させないよう、上限０．２５
％までの狭い範囲から添加量をえらぶ。
【０００９】Ｓｉ：０．１％以下 粒界酸化を助長して、粒界の強度を低下させるから、な
るべく少量に抑えたい。 脱酸は、Ｍｎにより行なうべ
きである。
るべく少量に抑えたい。 脱酸は、Ｍｎにより行なうべ
きである。
【００１０】Ｍｎ：０．２〜０．８％ 焼入性を確保するため０．２％以上添加するが、Ｓｉと
同様に粒界酸化を招くから、０．８％を上限とした。
同様に粒界酸化を招くから、０．８％を上限とした。
【００１１】Ｃｒ：０．２〜０．８％ Ｍｎと同様である。
【００１２】１０Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒ≦２．０％ 粒界酸化の進行の程度、すなわち浸炭異常層の深さは、
図２にみるとおり、Ｘ＝１０Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒであらわ
されるパラメータと相関がある。 前記した粒界酸化層
深さ６μｍ以下を実現するためには、このパラメータが
２．０％以下でなければならない。
図２にみるとおり、Ｘ＝１０Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒであらわ
されるパラメータと相関がある。 前記した粒界酸化層
深さ６μｍ以下を実現するためには、このパラメータが
２．０％以下でなければならない。
【００１３】Ｓ：０．０１〜０．０１５％ Ｍnと結合してＭnＳを形成し、被削性を高くする。 従
って、０．０１％以上添加するが、ＭｎＳは展伸性があ
ってき裂発生の起点となりやすいから、その生成は適量
に抑えなければならず、０．０１５％という低い上限を
設けた。
って、０．０１％以上添加するが、ＭｎＳは展伸性があ
ってき裂発生の起点となりやすいから、その生成は適量
に抑えなければならず、０．０１５％という低い上限を
設けた。
【００１４】Ｎｉ：０．４〜０．６％ 焼入性を高めて粒内の強度を向上させる反面、パーライ
ト域を長時間側に移行させ、焼ならし後の硬さを高める
ことにより被削性を大きく低下させる。これらの兼ね合
いで、下限０．４％、上限０．６％を定めた。
ト域を長時間側に移行させ、焼ならし後の硬さを高める
ことにより被削性を大きく低下させる。これらの兼ね合
いで、下限０．４％、上限０．６％を定めた。
【００１５】Ｍｏ：０．６〜１．０％ Ｐによる粒界脆化がひきおこす強度の低下を抑え、粒界
強度を確保する上で有用であり、かつ不完全焼入れ組織
の生成を抑える。 また、転動疲労時の組織変化を遅延
させるはたらきもある。 これらの効果を得るには０．
６％以上の添加を要するが、効果は添加量の増大につれ
てすぐ飽和するので、経済性を考えて１．０％を上限と
した。
強度を確保する上で有用であり、かつ不完全焼入れ組織
の生成を抑える。 また、転動疲労時の組織変化を遅延
させるはたらきもある。 これらの効果を得るには０．
６％以上の添加を要するが、効果は添加量の増大につれ
てすぐ飽和するので、経済性を考えて１．０％を上限と
した。
【００１６】Ａｌ：０．０１〜０．０５％ Ｎｂ：０．０２〜０．０５％ Ｎ：０．００５〜０.０２５％ いずれも結晶粒の微細化に役立ち、き裂伝播抵抗を増や
すため、浸炭層の靭性を向上させる。 この効果を狙っ
てそれぞれ上記の下限値以上を添加し、効果の飽和する
あたりを上限値とする。 Ａｌはまた、多量になると連
続鋳造を困難にしたり、圧延時にワレやすくなるなど、
製造性の低下をひきおこす。
すため、浸炭層の靭性を向上させる。 この効果を狙っ
てそれぞれ上記の下限値以上を添加し、効果の飽和する
あたりを上限値とする。 Ａｌはまた、多量になると連
続鋳造を困難にしたり、圧延時にワレやすくなるなど、
製造性の低下をひきおこす。
【００１７】Ｐ：０．０１％以下、Ｏ：０．００２％以
下 前述のようにＰは粒界を脆化させ、Ｏはアルミナを主と
する酸化物系介在物を生成させ、それが疲労破壊の原因
になるから、極力低減したい。 上記の数値は許容限度
である。
下 前述のようにＰは粒界を脆化させ、Ｏはアルミナを主と
する酸化物系介在物を生成させ、それが疲労破壊の原因
になるから、極力低減したい。 上記の数値は許容限度
である。
【００１８】浸炭処理により実現すべきＣ濃度０．７〜
０．９％は、この下限に達しないＣ濃度では転動疲労強
度が不足すること、また上限を超えるＣ濃度では曲げ疲
労強度が劣ってくることから定めた。
０．９％は、この下限に達しないＣ濃度では転動疲労強
度が不足すること、また上限を超えるＣ濃度では曲げ疲
労強度が劣ってくることから定めた。
【００１９】残留オーステナイト量は、前記のように５
〜３０％、好ましくは１０〜３０％にえらぶ。 それに
より、転動疲労強度が高く得られる。
〜３０％、好ましくは１０〜３０％にえらぶ。 それに
より、転動疲労強度が高く得られる。
【００２０】
【実施例】表１に示す合金組成の鋼を溶製し、連続鋳造
の鋳片を圧延して焼ならししたものから機械加工により
試験片を製作した。 表１には、パラメータＸ＝１０Ｓ
ｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒの値も併記した。
の鋳片を圧延して焼ならししたものから機械加工により
試験片を製作した。 表１には、パラメータＸ＝１０Ｓ
ｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒの値も併記した。
【００２１】 表１ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ Ｈ Ｃ 0.20 0.18 0.20 0.19 0.20 0.19 0.24 0.18 Ｓｉ 0.05 0.07 0.21 0.20 0.06 0.03 0.08 0.05 Ｍｎ 0.39 0.31 0.80 0.59 0.41 0.34 0.70 0.29 Ｐ 0.008 0.007 0.018 0.024 0.009 0.019 0.009 0.008 Ｓ 0.011 0.013 0.017 0.015 0.018 0.002 0.015 0.003 Ｎｉ 0.50 0.59 0.05 1.74 0.99 0.20 0.51 1.99 Ｃｒ 0.64 0.70 1.16 0.49 0.70 0.63 0.98 0.30 Ｍｏ 0.80 0.70 0.15 0.20 0.59 0.98 0.32 0.74 Ａｌ 0.021 0.029 0.030 0.024 0.035 0.022 0.024 0.021 Ｎ 0.023 0.015 0.010 0.016 0.017 0.020 0.014 0.018 Ｎｂ 0.021 0.031 − − 0.020 0.023 − − Ｏ 0.0018 0.0015 0.0015 0.0027 0.0014 0.0009 0.0012 0.0017 Ｘ 1.53 1.71 4.06 3.08 1.71 1.27 2.48 1.09 重量％、残部Ｆｅ。 ＡおよびＢが実施例、Ｃ〜Ｈが比
較例である。
較例である。
【００２２】試験片を浸炭し（９１０℃で浸炭・拡散し
てから、８３０℃に３０分間保持したのち油冷)、焼入
れ焼戻し処理(１６０℃で２時間の焼戻し後、空冷）を
したのち、各試験片について、粒界酸化層（浸炭異常
層）の深さを測定するとともに、被削性の指標として、
焼ならし硬さとハイスドリル加工による５０００mm寿命
速度を測定した。 さらに、回転曲げ疲れ試験（平行部
８mmの小野式平滑試験片）と、転動寿命試験（直径１２
mmのラジアル型試験片、面圧６００kgf/mm2)をも行なっ
た。 また、残留オーステナイト量にあわせて、オース
テナイト結晶粒度も評価した。 それらの結果を、表２
にまとめて示す。
てから、８３０℃に３０分間保持したのち油冷)、焼入
れ焼戻し処理(１６０℃で２時間の焼戻し後、空冷）を
したのち、各試験片について、粒界酸化層（浸炭異常
層）の深さを測定するとともに、被削性の指標として、
焼ならし硬さとハイスドリル加工による５０００mm寿命
速度を測定した。 さらに、回転曲げ疲れ試験（平行部
８mmの小野式平滑試験片）と、転動寿命試験（直径１２
mmのラジアル型試験片、面圧６００kgf/mm2)をも行なっ
た。 また、残留オーステナイト量にあわせて、オース
テナイト結晶粒度も評価した。 それらの結果を、表２
にまとめて示す。
【００２３】 表２ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ Ｈ 粒界酸化層深さ （μｍ） 0 0 19 21 5 0 3 0 残留オーステナイト（％) 15.6 19.8 11.2 22.4 20.8 13.3 18.3 24.5 結晶粒度 9.5 9.4 7.7 7.6 9.3 9.3 7.1 8.3 焼ならし硬さ （ＨＲＢ） 84 85 82 96 98 86 93 96 ドリル被削性 (m/min) 30 31 32 22 21 25 23 22 回転曲げ疲れ硬さ (MPa) 980 970 784 646 921 921 901 970 転動寿命値Ｌ10(×107回) 7.3 8.4 1.7 7.1 3.3 2.2 4.4 8.8 転動寿命値Ｌ10は、ワイブル分布における累積破損率１
０％に至る寿命。
０％に至る寿命。
【００２４】表２のデータによれば、本発明に従ったＡ
鋼およびＢ鋼は、疲れ強さ、転動寿命ともに良好である
上に、焼ならし後の硬さもＮｉを実質上含まないＣ鋼と
大差なく、同等の被削性を示している。 Ｃ鋼およびＤ
鋼はＳｉ量が過大であるため粒界酸化が顕著であって、
曲げ疲れ強さが低下している。 Ｅ鋼はＮｉ量が過大で
あり、疲れ強さは高いが被削性が低い。 Ｆ鋼およびＧ
鋼はそれぞれＮｉおよびＭｏの量が過大であるため、疲
れ強さや転動寿命の値が低く出ている。 Ｈ鋼はＥ鋼と
同様である。
鋼およびＢ鋼は、疲れ強さ、転動寿命ともに良好である
上に、焼ならし後の硬さもＮｉを実質上含まないＣ鋼と
大差なく、同等の被削性を示している。 Ｃ鋼およびＤ
鋼はＳｉ量が過大であるため粒界酸化が顕著であって、
曲げ疲れ強さが低下している。 Ｅ鋼はＮｉ量が過大で
あり、疲れ強さは高いが被削性が低い。 Ｆ鋼およびＧ
鋼はそれぞれＮｉおよびＭｏの量が過大であるため、疲
れ強さや転動寿命の値が低く出ている。 Ｈ鋼はＥ鋼と
同様である。
【００２５】
【発明の効果】本発明の方法に従って軸受部品を製造す
れば、高い被削性を利用して容易に切削および研摩を行
なうことができ、得られる軸受部品は高い曲げ疲労強度
と転動疲労強度を有する。
れば、高い被削性を利用して容易に切削および研摩を行
なうことができ、得られる軸受部品は高い曲げ疲労強度
と転動疲労強度を有する。
【図１】 浸炭後の肌焼鋼（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼）の浸
炭異常層の深さと疲れ限度との関係を示すグラフ。
炭異常層の深さと疲れ限度との関係を示すグラフ。
【図２】 肌焼鋼（同上）のパラメータＸ（％）＝１０
Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒと浸炭異常層の深さとの関係を示すグ
ラフ。
Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒと浸炭異常層の深さとの関係を示すグ
ラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 孝樹 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−21359（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−83848（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−36779（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−259012（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−100142（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−32537（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 33/30 F16C 33/02 C22C 38/48 C22C 38/00 301 C23C 8/22
Claims (1)
- 【請求項１】 重量で、Ｃ：０．１５〜０．２５％、Ｓ
ｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ｃｒ：
０．２〜０．８％、（１０Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒ≦２．０
％）、Ｓ：０．０１〜０．０１５％、Ｎｉ：０．４〜
０．６％、Ｍｏ：０．６〜１．０％、Ａｌ：０．０１〜
０．０５％、Ｎｂ：０．０２〜０．０５％およびＮ：
０．００５〜０．０２５％を含有し、Ｐ：０．０１％以
下、Ｏ：０．００２％以下であって、残部が実質上Ｆｅ
からなる合金を軸受部品の形状に近い形状をもった素材
に加工し、この素材を表層部のＣ濃度が０．７〜０．９
％となるように浸炭処理し、ただし浸炭異常層の深さ６
μｍ以下、残留オーステナイト量を５〜３０％にしたも
のに所要の仕上げ加工を施すことを特徴とする、曲げ疲
労強度と転動疲労強度とがすぐれた軸受部品の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23926594A JP3239639B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 軸受部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23926594A JP3239639B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 軸受部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08104971A JPH08104971A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3239639B2 true JP3239639B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=17042198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23926594A Expired - Fee Related JP3239639B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 軸受部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239639B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6146472A (en) * | 1998-05-28 | 2000-11-14 | The Timken Company | Method of making case-carburized steel components with improved core toughness |
| JP3929035B2 (ja) * | 2002-07-03 | 2007-06-13 | 三菱製鋼株式会社 | 硫黄含有快削性機械構造用鋼 |
| US7677810B2 (en) | 2005-01-21 | 2010-03-16 | Ntn Corporation | Bearing washer for thrust bearing and thrust bearing |
| JP2006200724A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Ntn Corp | オートマチック・トランスミッション用スラスト軸受 |
| JP2006200719A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Ntn Corp | カーエアコン・コンプレッサ用スラスト軸受 |
| JP2006200720A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Ntn Corp | 無段変速機用スラスト軸受 |
| JP4728883B2 (ja) * | 2006-06-16 | 2011-07-20 | 新日本製鐵株式会社 | 低サイクル疲労特性に優れた浸炭焼入れ鋼材及び浸炭焼入れ部品 |
| JP5505263B2 (ja) * | 2010-11-05 | 2014-05-28 | 新日鐵住金株式会社 | 低サイクル疲労特性に優れた浸炭焼入れ鋼材及び浸炭焼入れ部品 |
| JP6623686B2 (ja) * | 2015-10-30 | 2019-12-25 | 日本製鉄株式会社 | 製品部材の製造方法及び製品部材 |
-
1994
- 1994-10-03 JP JP23926594A patent/JP3239639B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08104971A (ja) | 1996-04-23 |
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