JP3245045B2 - 被削性及び冷間加工性に優れる軸受鋼及びその焼鈍方法 - Google Patents
被削性及び冷間加工性に優れる軸受鋼及びその焼鈍方法Info
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鍛造やヘッダー加工等の冷間加工等に供する重量比で
0.8%〜1.2C及び0.9〜2.0%Crを含有す
る高炭素クロム軸受鋼に関する。
する軸受材は主としてJISに規定するSUJなどの高
炭素含有の軸受鋼材であるが、通常この高炭素含有の軸
受鋼材は、熱間加工により形状を整えた後に炭化物の球
状化熱処理を施して切削性や耐摩耗性等の向上を図って
いるが、更に最終製品の寸法精度の向上が要求され、球
状化熱処理後の切削性の一層の向上が望まれている。ま
た、高炭素含有の軸受鋼は、切削性の他に、冷間鍛造や
ヘッダー加工等の冷間加工においても困難な材料であ
る。
を高炭素含有の軸受鋼に実施する場合は、切削性向上の
ためには鋼中の炭化物の粒径を大きくし、粒子数を少な
くして、粒子間距離を広げることが一般的に有効であ
る。また、1%Cレベルの軸受鋼を冷間加工する場合に
も変形抵抗即ち硬さを低くする必要であり、そのために
炭化物粒径を大きくし、かつ、炭化物数を少なくするこ
とが同じく有効である。そして、0.5μm 以上の炭化
物粒径にする技術として、特公昭57−36966号公
報には一般的な徐冷法を繰り返し、例えば4回、行う方
法が開示され、また、特開平3−260009号公報に
繰り返し加熱後に冷間加工し焼戻しする方法が開示され
ている。しかし、このような繰り返し熱して焼鈍する方
法では、繰り返し加熱が可能な炉を必要とし、720℃
以上からの急冷或いはその途中の冷間加工を必要とし、
且つ、その後の焼戻しが必要など操業が複雑であり、ま
た熱エネルギーの消費量も大きい。
する課題は、高炭素クロム軸受鋼において、被削性及び
冷間加工性に優れた軸受鋼を提供すること、及び、従来
の方法の上記問題を解消し、特別の加熱炉を必要とする
ことなく単に一回の加熱パターンで炭化物粒径が大き
く、且つ、炭化物の数を少なくすることができて硬さが
冷間加工に適する程度の被削性及び冷間加工性を良好に
する焼鈍方法を提供することである。
鋼の球状化焼鈍パターンにおける加熱、最高温度保持、
徐冷の各温度と鋼組織の関係を考究した結果、最高温度
保持の温度まで加熱する段階の715℃〜760℃の範
囲がラメラーパーライトの分断区間であり、この715
℃〜760℃の範囲における昇温速度を出来るだけ遅く
して加熱することにより、ラメラーの分断箇所が減少
し、従って、炭化物分断が少なくなり、球状化焼鈍後の
炭化物数が少なくなり、その結果粒径が大きくなること
を発明者らは見いだした。
焼鈍は、一般的には、例えば図4に示す焼鈍パターンで
20時間以上掛けて行われ、そして昇温後の最高温度に
おける保持温度とその後の徐冷条件が鋼材の硬さと組織
を決定する重要なポイントとされている。本発明は最高
温度保持後の徐冷工程のパターンでは一般的な球状化焼
鈍における徐冷工程のパターンと各別相違するものでな
いが、最高温度の保持温度に昇温する加熱工程の途中
に、発明者らが見いだした上記の知見に基いて、昇温速
度を遅くして徐熱する温度範囲を設けたものである。
明の手段は、請求項1の発明では、重量比で0.8〜
1.2%のC及び0.9〜2.0%のCrを含有する高
炭素クロム軸受鋼からなり、加熱工程の途中に700〜
730℃の温度範囲から760℃までを7℃/hr以下
の加熱速度で徐熱する工程を有する球状化焼鈍工程によ
り製造した組織中の炭化物数が10.0×105 個/m
m2 以下で且つ硬さがHRB90未満であることを特徴
とする高炭素クロム軸受鋼である。
1.2%のC及び0.9〜2.0%のCrを含有する高
炭素クロム軸受鋼からなり、加熱工程の途中に740℃
±5℃の許容温度範囲で4時間以上等温保持する工程を
有する球状化焼鈍工程により製造した組織中の炭化物数
が10.0×105 個/mm2 以下で且つ硬さがHRB
90未満であることを特徴とする高炭素クロム軸受鋼で
ある。
1.2%のC及び0.9〜2.0%のCrを含有する高
炭素クロム軸受鋼に対し、700〜730℃の温度範囲
に急熱した後、該温度範囲から760℃まで7℃/hr
以下の加熱速度で徐熱し、更に760℃から790℃ま
で急熱して790℃に保持した後、790℃から740
〜720℃の温度範囲に空冷以下の速度で冷却し、更に
該温度範囲からAr1変態点終了以下の温度域まで10℃
/hr以下で徐冷した後、空冷以下の速度で冷却して被
削性及び冷間加工性を良好にすることを特徴とする高炭
素クロム軸受鋼の球状化焼鈍方法である。
1.2%のC及び0.9〜2.0%のCrを含有する高
炭素クロム軸受鋼に対し、740℃まで急熱した後、該
740℃に±5℃の許容温度範囲で4時間以上等温保持
し、更に該740℃±5℃の温度から790℃まで急熱
して790℃に保持した後、更に790℃から740〜
720℃の温度範囲に空冷以下の速度で冷却し、更に該
温度範囲からAr1変態点終了以下の温度域まで10℃/
hr以下で徐冷した後、空冷以下の速度で冷却して被削
性及び冷間加工性を良好にすることを特徴とする高炭素
クロム軸受鋼の球状化焼鈍方法である。
一般的な焼鈍パターンでは加熱工程に各別の手段を凝ら
すこと無く一気に保持温度に加熱するが、本発明では最
高温の保持温度まで加熱する途中に、徐熱する温度範
囲を設ける、又は、等温保持する温度範囲を設けるも
のである。
態では、0.8〜1.2%のC及び0.9〜2.0%の
Crを含有する高炭素クロム鋼の軸受鋼、例えば、JI
Sで規定するSUJ2の軸受鋼、を700〜730℃の
温度範囲までは従来と同様に一気に加熱し、該700〜
730℃から760℃までは7℃/以下の加熱速度で徐
熱し、さらに760℃から最高温度の保持温度の780
〜810℃に加熱速度を上げて一気に加熱し、該最高保
持温度で保持した後、一般的な徐冷法パターンと同様に
該保持温度から720〜740℃に一気に下げた後、該
温度範囲から700℃までは5℃/hrの冷却速度で徐
冷する。そして700℃からは一気に温度をさげて出炉
するものである。
温度における軸受鋼のミクロ組織の顕微鏡写真を図3に
示す。図3の場合の軸受鋼の昇温速度は5℃/hrであ
る。これらの写真にみられるように、圧延したままでは
その組織はラメラーパーライトである。715℃に昇温
されても大部分の組織はラメラーパーライトである。7
15℃から730℃の温度範囲はラメラーパーライトが
分断されだす領域であるが、5℃/hrで徐熱している
本例ではラメラーは殆ど分断されていない。さらに、7
40℃、次いで750℃に昇温されてもラメラーはそれ
ほど細かく分断されていない。760℃はラメラーの分
断が終了する領域であるが、この例では炭化物が成長し
始め、770℃では球状化炭化物となっていることがわ
かる。
ーンを示す。この実施の形態では、0.8〜1.2%の
C及び0.9〜2.0%のCrを含有する高炭素クロム
鋼の軸受鋼を740℃までは従来と同様に一気に加熱
し、該740℃に±5℃の許容温度範囲で4時間以上等
温保持する。しかし、6時間以上保持しても効果はそれ
ほど増加しない。更に等温保持した740℃±5℃の温
度から790℃まで一気に加熱して790℃に保持す
る。そしてこの後の冷却工程はと同じで、790℃か
ら740〜720℃の温度範囲に一気に冷却した後、更
に該温度範囲から700℃まで5℃/hrで徐冷する。
更に700℃から一気に冷却して出炉する。
高炭素クロム軸受鋼は、炭化物が大きく成長して球状化
し、炭化物の数も10.0×105 個/mm2 以下と少
なく、従って平均粒子間距離が拡がっているので、切削
性が良好であり、又、硬さがHRB90未満に低減され
ているため冷間加工の変形抵抗が低下し、冷間加工を容
易とする。
以外のJISで規定する軸受鋼、例えばSUJ5、でも
同様の効果が得られるものである。
0.34%Mn、0.0015%P、0.002%S、
0.11%Cu、0.09%Ni、1.42%Cr、
0.02%Mo、6ppmOを含有し、残部かFe及び
不可避不純物からなるJISに規定するSUJ2軸受鋼
を供試材とし、本発明の請求項1の発明であるの昇温
パターンである図1に示す焼鈍方法を行い、表1にその
実施例と比較例の昇温条件及び作用効果の諸データを示
し、更に、本発明の請求項2の発明であるの昇温パタ
ーンである図2に示す焼鈍方法を行い、表2にその実施
例と比較例の昇温条件及び作用効果の諸データを示す。
上記表1及び表2において、本発明の効果を示すため
に、炭化物の粒径の大きさでなく炭化物数で規定したの
は、走査電顕像から画像解析する場合に、粒径は2値化
する際にばらつきが出やすいこと及び炭化物数の方が精
度よく測定し易いからである。
No.3、No.9、No.10、No.11、No.
16、No.17は本発明の請求項1及び請求項3の発
明の実施例で、その他のテスト番号は比較例を示す。テ
スト番号のNo.1からNo.7まではT1 を変化さ
せ、No.8からNo.10まではT2 を変化させ、N
o.11からNo.17までは昇温速度を変化させてテ
ストしたものである。これらにおいて、No.2とN
o.9とNo.11は同じものである。本発明の実施例
では炭化物数は10.0×105 個/mm2 以下で且つ
硬さはHRB90未満である。
No.4は本発明の請求項2及び請求項4の発明の実施
例で、その他のテスト番号は比較例を示す。テスト番号
のNo.1は等温保持温度のTが低い比較例で、No.
5からNo.8は等温保持温度のTが高い比較例で、N
o.9からNo.11は加熱工程の途中の等温保持を行
わないで急熱した比較例である。
鋼も炭化物数は10.0×105 個/mm2 以下で且つ
硬さはHRB90未満である。
からなる焼鈍方法は、繰り返し加熱冷却パターンを繰り
返すことなく、また途中に冷間加工をして焼き戻す工程
などもなく、ただ1回の工程で焼鈍することができ、従
って、繰り返し工程を可能とする仕切り壁などのある複
雑な焼鈍炉を必要とすることなく、工程が煩雑でなく、
エネルギーロスも少なく実施でき、その結果、炭化物数
が10.0×105 個/mm2 以下で且つ硬さがHRB
90未満である切削性と冷間加工性に優れた高炭素クロ
ム含有の軸受鋼が得られる。従って、本発明の軸受鋼は
軟化されており、1回のリダクションの割合が大きくで
きるので、ベアリング転動体素材としての引抜鋼線の引
き抜き回数が2回から1回に減少できる。又、切削用材
としてしようする場合は工具寿命が向上し、かつ、切削
寸法精度が向上する。さらに、本発明による鋼材は冷間
鍛造性にも優れている。
を示す図である。
ーンを示す図である。
示す顕微鏡写真である。
示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 重量比で0.8〜1.2%のC及び0.
9〜2.0%のCrを含有する高炭素クロム軸受鋼から
なり、加熱工程の途中に700〜730℃の温度範囲か
ら760℃までを7℃/hr以下の加熱速度で徐熱する
工程を有する球状化焼鈍工程により製造した組織中の炭
化物数が10.0×105 個/mm2以下で且つ硬さが
HRB90未満であることを特徴とする高炭素クロム軸
受鋼。 - 【請求項2】 重量比で0.8〜1.2%のC及び0.
9〜2.0%のCrを含有する高炭素クロム軸受鋼から
なり、加熱工程の途中に740℃±5℃の許容温度範囲
で4時間以上等温保持する工程を有する球状化焼鈍工程
により製造した組織中の炭化物数が10.0×105 個
/mm2 以下で且つ硬さがHRB90未満であることを
特徴とする高炭素クロム軸受鋼。 - 【請求項3】 重量比で0.8〜1.2%のC及び0.
9〜2.0%のCrを含有する高炭素クロム軸受鋼に対
し、700〜730℃の温度範囲に急熱した後、該温度
範囲から760℃まで7℃/hr以下の加熱速度で徐熱
し、更に760℃から790℃まで急熱して790℃に
保持した後、790℃から740〜720℃の温度範囲
に空冷以下の速度で冷却し、更に該温度範囲からAr1変
態点終了以下の温度域まで10℃/hr以下で徐冷した
後、空冷以下の速度で冷却して被削性及び冷間加工性を
良好にすることを特徴とする高炭素クロム軸受鋼の球状
化焼鈍方法。 - 【請求項4】 重量比で0.8〜1.2%のC及び0.
9〜2.0%のCrを含有する高炭素クロム軸受鋼に対
し、740℃まで急熱した後、該740℃に±5℃の許
容温度範囲で4時間以上等温保持し、更に該740℃±
5℃の温度から790℃まで急熱して790℃に保持し
た後、更に790℃から740〜720℃の温度範囲に
空冷以下の速度で冷却し、更に該温度範囲からAr1変態
点終了以下の温度域まで10℃/hr以下で徐冷した
後、空冷以下の速度で冷却して被削性及び冷間加工性を
良好にすることを特徴とする高炭素クロム軸受鋼の球状
化焼鈍方法。
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JP06202196A JP3245045B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 被削性及び冷間加工性に優れる軸受鋼及びその焼鈍方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09227991A JPH09227991A (ja) | 1997-09-02 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP06202196A Expired - Fee Related JP3245045B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 被削性及び冷間加工性に優れる軸受鋼及びその焼鈍方法 |
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1996
- 1996-02-22 JP JP06202196A patent/JP3245045B2/ja not_active Expired - Fee Related
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