JP3301080B2 - Electron beam melting method and apparatus - Google Patents

Electron beam melting method and apparatus

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JP3301080B2
JP3301080B2 JP20283690A JP20283690A JP3301080B2 JP 3301080 B2 JP3301080 B2 JP 3301080B2 JP 20283690 A JP20283690 A JP 20283690A JP 20283690 A JP20283690 A JP 20283690A JP 3301080 B2 JP3301080 B2 JP 3301080B2
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melting method
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、試料を電子ビームにより溶解して試料中
に内在する酸化物系非金属介在物(以下、介在物と言う
こともある)を溶解した試料表面に浮上させてこれを分
析する電子ビーム溶解法及びその装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an oxide-based nonmetallic inclusion (hereinafter, also referred to as an inclusion) that is present in a sample by melting the sample with an electron beam. The present invention relates to an electron beam melting method and a device for floating on a surface of a dissolved sample and analyzing the surface.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から鋼製試料中の酸化物系非金属介在物は、製品
の捻回値,疲労等の機械的性質を悪化させることが知ら
れている。
It has been known that oxide-based nonmetallic inclusions in steel samples deteriorate mechanical properties such as torsion value and fatigue of a product.

軸受等の転動部材においても、転がり接触応力を繰り
返し受けると、酸化物系非金属介在物が起点となってマ
イクロクラックが発生し、ついにはフレーキングに到り
寿命となる。そこで、本出願人が先に提案したように、
介在物の平均粒径,存在個数,存在割合を一定の範囲内
に制限し、また、加えて酸素濃度を一定値以下にするこ
とにより長寿命な軸受用鋼及び転がり軸受が存在する
(特願平1−264792号)。
When a rolling member such as a bearing is repeatedly subjected to rolling contact stress, a microcrack is generated from an oxide-based nonmetallic inclusion as a starting point, and eventually reaches the flaking and the life is reached. Therefore, as proposed by the applicant,
Long-life bearing steel and rolling bearings exist by limiting the average particle size, the number of inclusions, and the proportion of inclusions within a certain range, and by keeping the oxygen concentration below a certain value (Japanese Patent Application Hei 1-264792).

従って、得られた転動部材に内在する酸化物系非金属
介在物の粒径等の大きさ,存在個数等を観察・評価する
ことにより材料清浄度を保証して転動部材の寿命評価の
基礎とすることが行われる。
Therefore, by observing and evaluating the size and number of oxide-based nonmetallic inclusions present in the obtained rolling member, the cleanliness of the material is assured, and the life evaluation of the rolling member is performed. The basis is done.

かかる清浄度の保証において、試料中の酸化物系非金
属介在物のみを母材から分離して、この介在物物を観察
・評価することが必要となることは勿論である。そこ
で、電子ビーム溶解法(エレクトロンビーム法)を利用
した介在物の観察・評価方法が従来から存在する(鉄と
鋼、第75(1989)第10号,p83〜90)。
In order to guarantee such cleanliness, it is, of course, necessary to separate only the oxide-based nonmetallic inclusions in the sample from the base material and observe and evaluate the inclusions. Therefore, there has been a conventional method for observing and evaluating inclusions using an electron beam melting method (electron beam method) (iron and steel, No. 75 (1989) No. 10, p. 83-90).

この従来例は、少量の試料を電子ビームでボタン状に
全量溶解して、介在物をメタルの上部表面に浮上させて
集め、冷却凝固後介在物をSEM(走査型電子顕微鏡)等
で観察・評価することを内容とするものである。
In this conventional example, a small amount of a sample is melted in the form of a button with an electron beam, the inclusions are collected by floating on the upper surface of the metal, and after cooling and solidification, the inclusions are observed with a scanning electron microscope (SEM). The content is to be evaluated.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

前記電子ビーム溶解法の従来例では、試料の全量溶解
を前提にしているため電子ビーム発生の時の投入電力が
過大で、試料の一部を溶解する場合にはその溶解量のコ
ントロールが難しく、任意の深さまでの介在物を選択的
に溶解浮上させることができないという課題があった。
In the conventional example of the electron beam melting method, the input power at the time of electron beam generation is excessive because it is premised that the entire amount of the sample is melted, and when a part of the sample is melted, it is difficult to control the melting amount. There was a problem that inclusions up to an arbitrary depth could not be selectively dissolved and floated.

このような課題は軸受等の転動部材用鋼の場合は特に
顕著となる。すなわち、軸受の転がり寿命の原因となる
フレーキング現象は、その主な原因の一つとしてHerts
の弾性理論による最大せん断応力位置に存在する大型介
在物によるものであることが知られており、その最大せ
ん断応力位置は表面から数ミリメートル以内である。従
って、寿命保証のための材料清浄度保証に際して、表面
より数ミリメートル以内の酸化物系非金属介在物 のみを選択的に分離してこれを観察・評価する必要があ
る。しかしながら、前記電子ビーム溶解法の従来例では
試料を部分的に溶解することができないので、このよう
な最大せん断応力位置にある介在物を選択的に分離・観
察ができないという課題があった。
Such a problem is particularly remarkable in the case of steel for rolling members such as bearings. That is, the flaking phenomenon that causes the rolling life of the bearing is one of the main causes
It is known that the maximum shear stress position is within a few millimeters from the surface due to large inclusions existing at the maximum shear stress position according to the elasticity theory. Therefore, when guaranteeing the cleanliness of the material to guarantee the life, it is necessary to selectively separate and observe and evaluate only the oxide-based nonmetallic inclusions within a few millimeters from the surface. However, in the conventional example of the electron beam melting method, since the sample cannot be partially melted, there is a problem that the inclusion at such a maximum shear stress position cannot be selectively separated and observed.

また、電子ビームによりボタン状に溶解した試料の凝
固後における浮上介在物(ラフト)の分散状況は、凝固
時の表面組織に影響を受ける。即ち、表面にデンドライ
ト状組織が生成される場合、浮上介在物がデンドライト
アーム間にトラップされて分散状態が不均一となりSEM
等による介在物の観察・評価の障害となるという課題が
あった。
Further, the dispersion state of the floating inclusions (rafts) after solidification of the sample melted in a button shape by the electron beam is affected by the surface structure at the time of solidification. That is, when a dendrite-like structure is generated on the surface, the floating inclusions are trapped between the dendrite arms, and the dispersion state becomes non-uniform, and the SEM
There is a problem that obstruction of observation / evaluation of inclusions due to the above-mentioned problems.

そこで、この発明は試料の表面から所望の一部深さ迄
を溶解することができる電子ビーム溶解法及びその装置
を提供することを第1の目的とし、そして、デンドライ
ト状組織によって試料中の酸化物系非金属介在物の観察
・評価が障害を受けるおそれのない電子ビーム溶解法を
提供することを第2の目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a first object of the present invention to provide an electron beam melting method and an apparatus capable of melting from a surface of a sample to a desired partial depth, and to oxidize the sample by a dendrite-like structure. It is a second object of the present invention to provide an electron beam melting method in which observation and evaluation of physical nonmetallic inclusions are not likely to be hindered.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前記電子ビーム溶解法に関する第1の目的を達成する
請求項(1)記載の発明は、電子ビームにより試料を溶
解し、溶解した試料の表面に酸化物系非金属介在物を浮
上させる電子ビーム溶解法において、前記試料が転動部
材の転動面に相当する表面を有する試料であって、電子
ビーム照射を次の条件下で行い当該試料の表面から深さ
2mm以内を溶解することを特徴とする。
The invention according to claim (1), which achieves the first object of the electron beam melting method, dissolves a sample by an electron beam and floats oxide-based nonmetallic inclusions on the surface of the melted sample. In the above method, the sample is a sample having a surface corresponding to a rolling surface of a rolling member, and electron beam irradiation is performed under the following conditions to obtain a depth from the surface of the sample.
Dissolves within 2mm.

350V+100≦J≦700V+200 但し、J;投入電力(W)、V;試料体積(cm3) また、前記第2の目的を達成する請求項(2)記載の
発明は、電子ビームにより試料を溶解し、溶解した試料
の表面に酸化物系非金属介在物を浮上させる電子ビーム
溶解法において、試料の炭素濃度を0.06〜0.6重量%に
調整した後にその試料を溶解する。
350V + 100 ≦ J ≦ 700V + 200, where J: input power (W), V; sample volume (cm 3 ). The invention according to claim (2), which achieves the second object, dissolves the sample by an electron beam. In an electron beam melting method in which an oxide-based nonmetallic inclusion is levitated on the surface of a dissolved sample, the sample is dissolved after adjusting the carbon concentration of the sample to 0.06 to 0.6% by weight.

また、前記電子ビーム溶解法に関する第1の目的及び
第2の目的を達成する請求項(3)記載の発明は、電子
ビームにより試料を溶解し、溶解した試料の表面に酸化
物系非金属介在物を浮上させる電子ビーム溶解法におい
て、電子ビーム照射を次の条件下で行うと共に、炭素濃
度が0.06〜0.6重量%である試料を溶解することを特徴
とする。
The invention according to claim (3), which achieves the first and second objects of the electron beam melting method, dissolves a sample by an electron beam and interposes an oxide-based nonmetallic material on the surface of the melted sample. The electron beam melting method for floating an object is characterized in that electron beam irradiation is performed under the following conditions and a sample having a carbon concentration of 0.06 to 0.6% by weight is melted.

350V+100≦J≦700V+200 但し、J;投入電力(W)、V;試料体積(cm3) さらに、電子ビーム溶解装置に関する第1の目的を達
成する請求項(4)記載の発明は、真空容器内で電子ビ
ームを発生する電子ビーム発生装置と、発生した電子ビ
ームを前記真空容器内の試料に照射する照射装置と、を
具えた電子ビーム溶解装置において、前記試料が転動部
材の転動面に相当する表面を有する試料であって、前記
電子ビーム発生装置により投入される電力を、前記試料
の表面から2mm以内の深さで且つ次式の範囲内で制御す
る制御装置を有してなることを特徴とする。
350V + 100 ≦ J ≦ 700V + 200, where J: input power (W), V: sample volume (cm 3 ) Further, the invention described in claim (4), which achieves the first object of the electron beam melting apparatus, is in a vacuum vessel. In an electron beam melting apparatus comprising: an electron beam generating device that generates an electron beam at; and an irradiation device that irradiates the sample in the vacuum container with the generated electron beam, the sample is placed on a rolling surface of a rolling member. A sample having a corresponding surface, comprising a control device for controlling the power supplied by the electron beam generator at a depth of less than 2 mm from the surface of the sample and within the range of the following equation: It is characterized by.

350V+100≦J≦700V+200 但し、J;電子ビームによる投入電力(W)、V;試料体
積(cm3) 〔作用〕 本発明者が鋭意検討したところ、電子ビームによる投
入電力(ここで、投入電力とは、電子ビームの単位時間
当たりの照射エネルギを言う)を試料の体積によって定
まるある一定の範囲に制御することで、電力投入時間管
理により試料の溶け込み深さを投入時間にほぼ比例させ
てコントロールすることができることが明らかとなっ
た。
350 V + 100 ≦ J ≦ 700 V + 200 where J: input power by electron beam (W), V: sample volume (cm 3 ) [Operation] The inventors of the present invention have conducted intensive studies and found that the input power by electron beam (here, input power and Means the irradiation energy per unit time of the electron beam) within a certain range determined by the volume of the sample, and by controlling the power supply time, the penetration depth of the sample is controlled almost in proportion to the injection time. It became clear that we could do that.

第1図は、電子ビーム溶解法による試料の溶解状態に
及ぼす単位時間(h)当たりの投入電力(W)と試料体
積(Vcm3)との影響を示したもので、斜線部の範囲(35
0V+100≦J≦700V+200)が溶解深さを投入時間に比例
させてコントロールできる範囲である。投入電力をこの
範囲になるように電子ビームの加速電圧,ビーム電流を
ある一定値にして電子ビーム発生のための電力投入時間
(照射時間)と溶け込み深さとの関係について第2図の
ような特性が得られた。第2図において、溶け込み深さ
が2mmの範囲内で試料溶解開始後の電力投入時間に比例
していることが分かる。従って、投入時間管理により試
料の溶け込み深さをコントロールすることが可能とな
る。試料の溶解は部分的であるため、試料の溶解に際し
ては小さなエネルギで済むため有利であり、そして、電
子ビームエネルギの制御も簡単である。
FIG. 1 shows the effects of the input power (W) per unit time (h) and the sample volume (Vcm 3 ) on the melting state of the sample by the electron beam melting method.
0V + 100 ≦ J ≦ 700V + 200) is a range in which the dissolution depth can be controlled in proportion to the injection time. Fig. 2 shows the relationship between the power injection time (irradiation time) and the penetration depth for electron beam generation with the electron beam acceleration voltage and beam current set to certain values so that the input power is within this range. was gotten. In FIG. 2, it can be seen that the penetration depth is proportional to the power-on time after the start of sample dissolution within the range of 2 mm. Therefore, it becomes possible to control the penetration depth of the sample by controlling the charging time. The melting of the sample is partial, which is advantageous because only a small amount of energy is required for melting the sample, and the control of the electron beam energy is simple.

試料として転動部材用鋼を前記本発明に係わる電子ビ
ーム溶解法に適用すると、電力投入時間管理によって溶
け込み深さを2mmの範囲まで投入時間に比例させて自由
にコントロールすることができる。従って、最大せん断
応力位置にある酸化物系非金属介在物のみをこれ以外の
位置にある酸化物系非金属介在物から分離して観察・評
価することができるので、転動部材の転がり寿命の評価
精度を向上できる。
When steel for rolling members is applied to the electron beam melting method according to the present invention as a sample, the penetration depth can be freely controlled in proportion to the injection time up to a range of 2 mm by power supply time management. Therefore, only the oxide-based nonmetallic inclusions at the maximum shear stress position can be observed and evaluated separately from the oxide-based nonmetallic inclusions at other positions. Evaluation accuracy can be improved.

尚、投入する電力が第1図の上限より大きいと投入電
力が過大となって、電力投入時間管理による溶け込み深
さのコントロールが困難となる。また、投入する電力が
第1図の下限より小さいとエネルギ密度が不足するため
平面的な溶解不均一が生じ溶解部分の指定が困難にな
り、電力投入時間と溶け込み深さの間に明確な相関を見
出すことが困難となる。いずれの場合も投入時間と溶け
込み深さが比例しなくなる。
If the input power is larger than the upper limit in FIG. 1, the input power becomes excessive, and it becomes difficult to control the penetration depth by controlling the power input time. If the input power is smaller than the lower limit in FIG. 1, the energy density is insufficient, so that planar melting non-uniformity occurs and it becomes difficult to specify the melting portion, and a clear correlation between the power input time and the penetration depth. It is difficult to find out. In any case, the charging time and the penetration depth are not proportional.

ところで、転がり疲労起点を解析するには、従来、フ
レーキングの内部をSEM等で観察することが主な方法で
あったが、多くの場合、フレーキング時の破面の磨耗等
により起点を特定することができなかった。起点を特定
するには、フレーキング前のクラックの段階で軸受を停
止し、摩擦をまだ受けていないフレッシュな破面を観察
することが必要である。そこで、スラスト寿命試験片に
発生するクラックをAE(アコースティックエミッショ
ン)法で検知して直ちに試験機を停止させて起点を解析
する本願出願人によって提案されたものが存在する(特
願平1−318011号,日本潤滑学会第33期春季研究発表会
予稿集(1989)第213〜216頁)。
By the way, to analyze the starting point of rolling fatigue, conventionally, the main method was to observe the inside of the flaking with SEM, etc., but in many cases, the starting point is specified by the wear of the fractured surface during flaking etc. I couldn't. To determine the starting point, it is necessary to stop the bearing at the stage of cracking before flaking and observe a fresh fracture surface that has not yet been subjected to friction. Therefore, there is a proposal proposed by the applicant of the present application in which a crack generated in a thrust life test piece is detected by an AE (acoustic emission) method, the test machine is immediately stopped, and the starting point is analyzed (Japanese Patent Application No. 1-318011). No., Proceedings of the 33rd Spring Meeting of the Lubrication Society of Japan (1989), pp. 213-216).

そこで、前記の本発明に係わる電子ビーム溶解法と軸
受の各種損傷をマイクロクラック段階で予知する非破壊
検査技術(例えば、前記AE法を用いた転がり疲労起点解
析)とを組み合わせることにより、転がり疲れ寿命にお
ける非金属介在物起因の剥離起点解析に対する新しい評
価技術を提供することができる。即ち、マイクロクラッ
クの起点となった大型介在物を特定し、これを選択的に
分離浮上させて観察・評価することができる。
Therefore, by combining the electron beam melting method according to the present invention with a nondestructive inspection technique for predicting various types of damage of a bearing at a micro crack stage (for example, a rolling fatigue starting point analysis using the AE method), rolling fatigue is improved. It is possible to provide a new evaluation technique for the analysis of the starting point of exfoliation caused by nonmetallic inclusions in the service life. That is, it is possible to specify a large inclusion that has become a starting point of the microcrack, selectively separate and float the same, and observe and evaluate the inclusion.

次に、電子ビーム溶解後凝固組織と化学成分との関係
について実験を行ったところ、デンドライト状組織の発
生と試料中炭素濃度とは密接な関係にあり、デンドライ
ト状組織の発生を避ける上で最適な炭素濃度が存在する
ことが明らかとなった。
Next, an experiment was conducted on the relationship between the solidified structure after electron beam melting and the chemical composition. The occurrence of the dendrite-like structure and the carbon concentration in the sample were closely related to each other. It was found that there was a high carbon concentration.

デンドライト状組織が発生すると観察面の平滑性が損
なわれるので、平滑面比率(デンドライト状組織等が発
生していない平滑面の投影面積/観察面の全投影面積)
と炭素濃度との関係について調べたところ第3図のよう
な特性を得た。
When the dendrite-like structure is generated, the smoothness of the observation surface is impaired. Therefore, the smooth surface ratio (the projection area of the smooth surface where no dendrite-like structure is generated / the total projection area of the observation surface)
When the relationship between carbon dioxide and carbon concentration was examined, characteristics as shown in FIG. 3 were obtained.

第3図より明らかなように、炭素濃度が増加し0.5重
量%を越える付近より平滑面の占める割合が減少し始め
1重量%付近ではほぼ全体がデンドライト状組織に覆わ
れることを示している。また、0.1重量%以下の領域で
は平滑面比率が若干低下することが認められた。
As is apparent from FIG. 3, the ratio of the smooth surface starts to decrease from the vicinity where the carbon concentration increases and exceeds 0.5% by weight, and almost the whole is covered with the dendrite-like structure around 1% by weight. Further, it was recognized that the smooth surface ratio slightly decreased in the region of 0.1% by weight or less.

電子ビーム溶解により抽出された浮上介在物の分散状
態を良好にしてその観察・評価を容易なものにするため
には、平滑面比率を90%以上にすることが必要である。
平滑面比率が90%以上であると、デンドライト状組織が
少なくなってこれにトラップされる浮上介在物が少なく
なり、介在物の分散が均一になって介在物の観察・評価
を行い易くする。平滑面比率を90%以上にするために
は、炭素濃度を0.06〜0.6重量%の範囲内にする。特
に、平滑面比率が100%である炭素濃度0.1〜0.5重量%
が望ましい。
In order to improve the dispersion state of the floating inclusions extracted by electron beam melting and to facilitate observation and evaluation, it is necessary to set the smooth surface ratio to 90% or more.
When the smooth surface ratio is 90% or more, the dendrite-like structure is reduced, the number of floating inclusions trapped by the structure is reduced, and the dispersion of the inclusions becomes uniform, so that the inclusions can be easily observed and evaluated. In order to make the smooth surface ratio 90% or more, the carbon concentration is set in the range of 0.06 to 0.6% by weight. In particular, the carbon concentration is 0.1 to 0.5% by weight when the smooth surface ratio is 100%.
Is desirable.

このようなデンドライト状組織の発生を避けることに
よる有用性は、SCr 420H,SCM 420H,SNCM 220H,SNCM 420
H,SNCM 815(JIS G4052,JIS G4103)等の浸炭用軸受用
鋼において、特に顕著となる。
The usefulness by avoiding the generation of such dendritic structures is SCr420H, SCM420H, SNCM220H, SNCM420.
This is particularly noticeable in carburizing bearing steels such as H, SNCM 815 (JIS G4052, JIS G4103).

前記電子ビーム発生に際して投入電力を一定の条件下
で行う請求項(1)記載の発明において、炭素濃度が0.
06〜0.6重量%の試料について電子ビーム溶解を行うこ
とにより、試料表面から所望の一部深さまでを溶解後介
在物の観察・評価をデンドライト状組織の発生を避けた
状態で良好に行うことができる。
2. The invention according to claim 1, wherein the power supply is performed under constant conditions when generating the electron beam.
By performing electron beam melting on a sample of 06-0.6% by weight, observation and evaluation of inclusions after melting from the sample surface to a desired partial depth can be performed well without dendrite-like structure. it can.

本発明に係る電子ビーム溶解法を用いて介在物に関す
る評価結果を軸受用鋼及び軸受の製造部門にフィードバ
ックすることにより、本出願人が特願平1−264792号に
おいて提案するように、例えば、酸化物系介在物の平均
粒径が単位体積(160mm2)当たり3〜30μm80個以下、
且つその内平均粒径10μm以上の前記酸化物系介在物の
構成比率が2%未満にするか、平均粒子径15〜30μmの
酸化物系介在物が単位体積(100mm3)当たり10個以下に
するか、平均粒子径10〜30μmの酸化物系介在物が単位
体積(100mm3)当たり100個以下にするか、又はこれら
の二つ以上の組合せであり、さらに、所望により酸素含
有量を9ppm以下にすることにより酸化物系非金属介在物
を起因とするクラックの発生を防止して長寿命な軸受を
得ることができる。
By feeding back the evaluation results for inclusions to the manufacturing department of bearing steel and bearings using the electron beam melting method according to the present invention, as proposed by the applicant in Japanese Patent Application No. 1-264792, for example, The average particle size of oxide inclusions is 3 to 30 μm or less per unit volume (160 mm 2 ),
In addition, the composition ratio of the oxide-based inclusions having an average particle diameter of 10 μm or more is less than 2%, or the number of oxide-based inclusions having an average particle diameter of 15 to 30 μm is 10 or less per unit volume (100 mm 3 ). Or an oxide-based inclusion having an average particle diameter of 10 to 30 μm is set to 100 or less per unit volume (100 mm 3 ), or a combination of two or more thereof. By doing so, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to oxide-based nonmetallic inclusions and obtain a long-life bearing.

転がり軸受の場合は、軌道輪及び転動体の少なくとも
一つをこのような酸化系介在物の個数及び粒子径が規制
された材料で形成することにより長寿命にすることがで
きる。
In the case of a rolling bearing, long life can be attained by forming at least one of the bearing ring and the rolling element from a material in which the number and the particle size of the oxidizing inclusions are regulated.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.

第4図は、本発明に係る電子ビーム溶解装置の一例を
示す構造図である。
FIG. 4 is a structural diagram showing an example of an electron beam melting apparatus according to the present invention.

この電子ビーム溶解装置は、高真空を形成可能な真空
チャンバ41と、フィラメント42を内蔵し、フィラメント
から発生した電子を加速して打ち出し、電子ビーム43を
形成する電子銃44と、中心軸回りに回転し、複数のサン
プル45をセットできる水冷銅ルツボ46と、電子銃から発
射された電子ビーム43をサンプル側に偏向する偏向コイ
ル47と、真空容器1内を観察できる観察窓48と、投入電
力を前記第1図の斜線内になるように前記電子銃44のビ
ーム加速電圧,ビーム電流を制御する電圧・電流コント
ローラ49と、サンプル毎に予め定められた時間度に水冷
ルツボ駆動モータMを1ピッチ回転するモータコントロ
ーラ50と、から構成されている。
This electron beam melting apparatus has a vacuum chamber 41 capable of forming a high vacuum, a filament 42 built therein, and an electron gun 44 for forming an electron beam 43 by accelerating and firing electrons generated from the filament, and about a central axis. A water-cooled copper crucible 46 that can rotate and set a plurality of samples 45; a deflection coil 47 that deflects an electron beam 43 emitted from an electron gun toward the sample side; an observation window 48 that can observe the inside of the vacuum vessel 1; A voltage / current controller 49 for controlling the beam acceleration voltage and beam current of the electron gun 44 so that the angle falls within the hatched area in FIG. 1 and a water-cooled crucible drive motor M at a predetermined time interval for each sample. And a motor controller 50 that rotates at a pitch.

本装置では、サンプルに電子ビームを照射することに
よりサンプルを溶解し酸化物系非金属介在物(ラフト5
1)を浮上させることができる。
In this device, the sample is dissolved by irradiating the sample with an electron beam, and oxide-based nonmetallic inclusions (raft 5
1) Can surface.

〔実施例1〕 浸炭軸受用鋼であるSCr420H(同一母材)より切り出
した体積0.41cm3の試料10個を第4図に記載の電子ビー
ム溶解装置の水冷銅ルツボ上にセットし、投入電力,電
力投入時間を第1表のように変えて各々の試料を溶解
し、その時の溶け込み深さを測定した。
Example 1 Ten samples of 0.41 cm 3 in volume cut out from SCr420H (same base material) as a carburized bearing steel were set on a water-cooled copper crucible of the electron beam melting apparatus shown in FIG. The power supply time was changed as shown in Table 1 to dissolve each sample, and the penetration depth at that time was measured.

ここで、ビーム加速電圧を10KVに固定し、ビーム電流
を変えることにより投入電力を調整した。真空チャンバ
41内の圧力は、10-7〜10-6Torrに調整した。各試料毎に
投入される電力は予め電圧・電流コントローラ49に設定
した。
Here, the input power was adjusted by fixing the beam acceleration voltage to 10 KV and changing the beam current. Vacuum chamber
The pressure in 41 was adjusted to 10 -7 to 10 -6 Torr. The power supplied to each sample was set in the voltage / current controller 49 in advance.

モータコントローラ50には第1表に示すような各試料
毎に電力投入時間が予め設定され、一つの試料について
投入時間が経過した後電子ビームの照射を中断して1ピ
ッチ水冷銅ルツボを回転し、次の試料について予め設定
された投入電力及び投入時間に従って、電子ビーム溶解
が再開される。
In the motor controller 50, the power supply time is set in advance for each sample as shown in Table 1, and after the supply time elapses for one sample, the irradiation of the electron beam is interrupted to rotate the one pitch water-cooled copper crucible. The electron beam melting is restarted according to the input power and input time preset for the next sample.

溶け込み深さは、予め試料表面から内面にかけて加工
した垂直な貫通孔(φ0.5)の溶解後の残存長さより決
定した。この貫通孔の当初長さから溶解後長さを減算し
たものが溶解深さになる。
The penetration depth was determined from the remaining length after melting of a vertical through-hole (φ0.5) previously processed from the sample surface to the inner surface. The dissolution depth is obtained by subtracting the length after dissolution from the initial length of the through hole.

尚、試料体積は0.41cm3であることから、電力投入時
間管理により試料溶け込み深さを制御できる投入電力範
囲(J)は、前記第1図の関係から、243.5W≦J≦487W
である。
Since the sample volume is 0.41 cm 3 , the input power range (J) in which the sample penetration depth can be controlled by controlling the power input time is 243.5 W ≦ J ≦ 487 W from the relationship shown in FIG.
It is.

第1表は、各試料について投入電力(W),電力投入
時間(S)と溶け込み深さ(mm)との関係について示し
たものである。
Table 1 shows the relationship between the input power (W), the power input time (S), and the penetration depth (mm) for each sample.

第1表において、試料番号4から7では、投入電力が
前記第1図の範囲内にあることから、投入時間と溶け込
み深さとの間にはほぼ比例する関係が認められる。従っ
て、電力投入時間により溶け込み深さをコントロールす
ることができるのを示している。これに対し、試料番号
1から3では投入電力が前記条件より過少であるため、
試料は不均一溶解を起こし投入時間と溶け込み深さとの
間に明確な相関が認められない。一方、試料番号8から
10では投入電力が過大であるため、単位時間当たりの溶
け込み深さが大きく、全量溶解に至る途中で溶け込み深
さをコントロールすることが困難であることを示してい
る。
In Table 1, in Sample Nos. 4 to 7, since the applied power is within the range shown in FIG. 1, a substantially proportional relationship is recognized between the applied time and the penetration depth. Therefore, it is shown that the penetration depth can be controlled by the power supply time. On the other hand, in the case of sample numbers 1 to 3, since the input power is lower than the above-mentioned condition,
The sample undergoes heterogeneous dissolution, and no clear correlation is observed between the injection time and the penetration depth. On the other hand, from sample number 8
In Fig. 10, since the input power is excessive, the penetration depth per unit time is large, which indicates that it is difficult to control the penetration depth during the entire melting.

〔実施例2〕 軸受鋼2種の円盤状試験片を作成し、『電気精鋼所
編,特殊鋼便覧(第1版),理工学社,1965年5月25日
発行,第19〜21頁』記載のスラスト寿命試験機及びこれ
に接続された前記日本潤滑学会第33期春季研究発表会予
稿集(1989)記載のAE装置を用いて、マイクロクラック
発生部を特定した。尚、このマイクロクラックの特定
は、次のようにして行われる。
[Example 2] Two types of disc-shaped test pieces of bearing steel were prepared, and edited by "Electric Steel Works, Special Steel Handbook (First Edition), Rigaku Kogyo, published on May 25, 1965, pp. 19-21. The microcrack occurrence part was specified using a thrust life tester described in the above section and an AE device connected to the thrust life tester described in the 33rd Spring Meeting of the Lubrication Society of Japan (1989). The identification of the micro crack is performed as follows.

スラスト寿命試験機により繰り返し応力が試験片に負
荷されると、酸化物系非金属介在物を起点としてマイク
ロクラックが発生し、この際AEが生ずる。そこで、マイ
クロクラックに起因するAEのみを他の原因から生ずるAE
と区別して、マイクロクラック発生部位を特定し、直ち
にスラスト寿命試験機を停止する。
When a stress is repeatedly applied to a test piece by a thrust life tester, microcracks occur starting from oxide-based nonmetallic inclusions, and AE occurs at this time. Therefore, only AEs caused by micro cracks are
Then, the microcrack occurrence site is specified, and the thrust life tester is immediately stopped.

次いで、スラスト寿命試験片のマイクロクラックが発
生した部分を中心にして、スラスト寿命試験片を10mm角
6mm厚の直方体に切断し、電子ビーム溶解法に用いられ
る試料とした。
Next, the thrust life test piece was 10 mm square centered on the part where the microcrack occurred on the thrust life test piece.
The sample was cut into a rectangular parallelepiped having a thickness of 6 mm to obtain a sample used for the electron beam melting method.

電子ビーム溶解は前記第4図記載の装置を用い、投入
電力を400W、投入時間を14sec.にて行った。この投入電
力は前記第1図の斜線部内にあり、この投入時間により
溶解試料の表面から0.2mmまでを選択的に溶解すること
ができた。
Electron beam melting was performed using the apparatus shown in FIG. 4 at an input power of 400 W and an input time of 14 sec. The input power was within the hatched portion in FIG. 1, and by this input time, it was possible to selectively dissolve up to 0.2 mm from the surface of the dissolved sample.

第5図(1)は、試料の前記AE試料終了後溶解前にお
けるレース面の組織状態の光学顕微鏡像(×400)であ
る。この第5図(1)によれば、図中央付近に黒線とし
て視認可能なマイクロクラックが存在する。
FIG. 5 (1) is an optical microscope image (× 400) of the texture state of the race surface before the end of the AE sample and before dissolution of the sample. According to FIG. 5 (1), a microcrack which can be visually recognized as a black line exists near the center of the figure.

第5図(2)は、電子ビーム溶解法によっで表面に浮
上した介在物のSEM像を示した写真である。第5図
(2)によれば、白く視認できる介在物が試料の凝固組
織表面に浮上していることが確認される。
FIG. 5 (2) is a photograph showing an SEM image of the inclusion floating on the surface by the electron beam melting method. According to FIG. 5 (2), it is confirmed that the inclusion visible in white is floating on the surface of the solidified structure of the sample.

第5図(3)は、金属表面積の非金属介在物調査の過
程で偶然検出された介在物のSEM像であり、図中中央に
大型の介在物が確認できる。
FIG. 5 (3) is an SEM image of the inclusions that were accidentally detected in the process of investigating the non-metallic inclusions in the metal surface area, and large inclusions can be confirmed in the center of the figure.

第5図(4)は、第5図(3)で示した大型介在物を
電子ビーム溶解によって選択的に浮上させたもののSEM
像を示したものである。第5図(3)で確認された介在
物が大きさ及び形状を保持したまま安定して浮上してい
ることが分かる。従って、マイクロクラック発生の起点
になるに違いない介在物を選択的に分離して(寿命試験
を行わないでも)これを観察・評価することができるた
め、清浄度の保証精度及び寿命の保証精度を向上するこ
とができる。
Fig. 5 (4) shows an SEM of the large inclusion shown in Fig. 5 (3), which was selectively levitated by electron beam melting.
It is an image. It can be seen that the inclusions confirmed in FIG. 5 (3) float stably while maintaining the size and shape. Therefore, inclusions that must be the starting point of microcracking can be selectively separated (even without performing a life test) to observe and evaluate them. Can be improved.

〔実施例3〕 前記SCr420Hと炭素濃度が異なる6種の軸受用鋼試料
(後記の試料番号11〜16)および炭素濃度が高い軸受鋼
第2種(SUJ−2,後記の試料番号17)を前記実施例1と
同様にして第4図の電子ビーム溶解装置にセットし、投
入電力Jが、 J>700V+200(W),V;試料体積(cm3)の条件で電子
ビーム溶解を行って試料の全量溶解を行った。この時の
試料重量は2grで、試料体積は0.26(cm3)であった。ま
た、電子ビーム発生のための投入電力は前記条件を満た
す700Wであり、電力投入時間は5sec.とした。
[Example 3] Six types of bearing steel samples (sample numbers 11 to 16 described below) and a second type of bearing steel having a high carbon concentration (SUJ-2, sample number 17 described below) were prepared using six types of bearing steel samples having different carbon concentrations from the SCr420H. The sample was set in the electron beam melting apparatus shown in FIG. 4 in the same manner as in Example 1 above, and electron beam melting was performed under the following conditions: input power J: J> 700 V + 200 (W), V; sample volume (cm 3 ). Was completely dissolved. At this time, the sample weight was 2 gr, and the sample volume was 0.26 (cm 3 ). The input power for generating the electron beam was 700 W satisfying the above conditions, and the power input time was 5 sec.

試料を電子ビームで全量溶解して、酸化物系非金属介
在物を浮上させて冷却後のSEM像観察により平均粒径20
μm以上の介在物数、及び観察面に対する平滑面の投影
面積率を求めた。以上の結果を第2表に示す。
The entire sample was melted with an electron beam, and the oxide-based nonmetallic inclusions were floated.
The number of inclusions of μm or more and the projected area ratio of the smooth surface to the observation surface were determined. Table 2 shows the above results.

第2表において、試料番号12より15はデンドライト状
組織は発生せず平滑面比率がいずれも100%であったも
のであり、介在物が均一に分散するため、介在物数の計
測が容易に測定できた。従って、試料番号12から15にお
ける介在物数の測定はデンドライト状組織に影響される
ことなく可能となり、その測定結果には充分な信頼性が
存在するものである。
In Table 2, the sample Nos. 12 to 15 had no dendrite-like structure and had a smooth surface ratio of 100%, and the inclusions were uniformly dispersed, so that the number of inclusions was easily measured. I was able to measure. Therefore, the number of inclusions in Sample Nos. 12 to 15 can be measured without being affected by the dendrite-like structure, and the measurement result has sufficient reliability.

これに対して、試料番号11では、炭素濃度が低いた
め、即ち、あまり炭素濃度が低くなると高清浄度鋼が得
難いため、また、試料番号16では炭素濃度が高くデンド
ライト状組織が発生したため、平滑面比率が極めて低く
介在物の一部が非平滑面にも渡るため介在物数の測定が
不完全であった。さらに、試料番号17では平滑面が殆ど
なくほぼ前面に渡ってデンドライト状組織発生したため
介在物の凝集が激しく介在物数の測定が事実上できなか
った。
On the other hand, in sample No. 11, the carbon concentration was low, that is, when the carbon concentration was too low, it was difficult to obtain a high-purity steel, and in sample No. 16, the carbon concentration was high, and a dendritic structure was generated. The measurement of the number of inclusions was incomplete because the surface ratio was extremely low and some of the inclusions spread over the non-smooth surface. Furthermore, in sample No. 17, there was almost no smooth surface, and a dendrite-like structure was generated almost over the front surface, so that the inclusions were so strongly agglomerated that the number of inclusions could not be measured.

〔実施例4〕 前記第2表の試料12のSCr420H及び試料17のSUJ−2を
8×8×5(mm3)の直方体に成形し、電子ビームによ
る投入電力を700W、投入時間6秒で前記試料を全量溶解
した。
Example 4 SCr420H of Sample 12 and SUJ-2 of Sample 17 in Table 2 were formed into a rectangular parallelepiped of 8 × 8 × 5 (mm 3 ), and the input power by an electron beam was 700 W and the input time was 6 seconds. The sample was completely dissolved.

第6図(1),(2)はSCr420Hを全量溶解後凝固す
ることによって得られた凝固組織表面のSEM像の写真で
あり、写真中白く視認できる浮上介在物(ラフト)の分
散状態を示すものである。第6図(2)は第6図(1)
の拡大像である。
FIGS. 6 (1) and (2) are photographs of SEM images of the solidified tissue surface obtained by dissolving the entire amount of SCr420H and coagulating, showing the dispersed state of floating inclusions (rafts) which can be visually recognized in white in the photographs. Things. FIG. 6 (2) is FIG. 6 (1)
It is an enlarged image of.

第6図(1)及び(2)から分かるように、凝固後の
試料表面はデンドライト状組織が発生せず平滑であり介
在物が均一に分散していることが確認できる。
As can be seen from FIGS. 6 (1) and (2), it can be confirmed that the sample surface after solidification has no dendrite-like structure and is smooth, and the inclusions are uniformly dispersed.

第6図(3),(4)は炭素濃度が高いSUJ−2を全
量溶解後凝固することによって得られた凝固組織のSEM
像の写真であり、写真中白く視認できる浮上介在物(ラ
フト)の分散状態を示すものである。第6図(4)は第
6図(3)の拡大像である。
FIGS. 6 (3) and (4) show SEM of the solidified structure obtained by dissolving the entire amount of SUJ-2 with a high carbon concentration and solidifying it.
It is a photograph of an image, and shows a dispersed state of floating inclusions (rafts) that can be visually recognized in the photograph. FIG. 6 (4) is an enlarged image of FIG. 6 (3).

前記第6図(1),(2)に対して第6図(3),
(4)から確認できることは、凝固後の試料表面にはデ
ンドライト状組織が発達し、表面の平滑性が失われ凹凸
の激しい組織状態となっていることである。そして、介
在物の分散状態はこの凹凸により影響を受け不均一にな
っていることが確認される。
6 (3), FIG. 6 (1) and FIG.
What can be confirmed from (4) is that a dendrite-like structure develops on the surface of the sample after solidification, the surface is lost in smoothness, and the sample is in a structure state with severe irregularities. Then, it is confirmed that the dispersion state of the inclusions is affected by the unevenness and is non-uniform.

〔実施例5〕 炭素濃度が高い軸受鋼2種(SUJ−2,C;0.95〜1.10重
量%含有)を大気中で、900℃で20時間加熱し、脱炭処
理を行い、溶解部の表面下1mmでの平均炭素濃度が0.06
〜0.6重量%になるように調整した。この試験片を試料
体積が0.24cm3の直方体に切断し、電子ビーム溶解法に
用いられる試料を作成する。また、比較として、脱炭処
理を行わないSUJ−2も同様の直方体に切断し、電子ビ
ーム溶解法に用いられる比較試料を作成する。
[Example 5] Two types of bearing steel having a high carbon concentration (SUJ-2, C; containing 0.95 to 1.10% by weight) were heated in the air at 900 ° C for 20 hours, decarburized, and the surface of the melting portion was heated. Average carbon concentration at lower 1mm is 0.06
It was adjusted to be about 0.6% by weight. This test piece is cut into a rectangular parallelepiped having a sample volume of 0.24 cm 3 to prepare a sample used for the electron beam melting method. For comparison, SUJ-2 which is not subjected to decarburization treatment is also cut into a similar rectangular parallelepiped to prepare a comparative sample used for the electron beam melting method.

電子ビーム溶解は、前記第4図記載の装置を用い、投
入電力を350W、投入時間を17sec.にて行い、試料の表面
を溶解し、次いで冷却する。
Electron beam melting is performed by using the apparatus shown in FIG. 4 at an input power of 350 W and an input time of 17 sec. To melt the surface of the sample and then cool it.

第7図(1)は、脱炭処理を行った試料を電子ビーム
溶解法により溶解した後の表面のSEM像を示した写真で
あり、写真中白く視認できる浮上介在物(ラフト)の分
散状態を示すものである。第7図(2)は、第7図
(1)の拡大像である。
FIG. 7 (1) is a photograph showing an SEM image of the surface after the decarburized sample has been melted by the electron beam melting method, and the dispersed state of the floating inclusions (rafts) which can be visually recognized in white in the photograph. It shows. FIG. 7 (2) is an enlarged image of FIG. 7 (1).

第7図(1)及び第7図(2)から分かるように、凝
固組織表面にはデンドライト状組織が発生せず、広く平
滑面が生成されていることが確認できる。そして、介在
物がほぼ均一に分散していることが確認できる。
As can be seen from FIGS. 7 (1) and 7 (2), it can be confirmed that no dendrite-like structure is generated on the surface of the solidified structure, and a wide smooth surface is generated. Then, it can be confirmed that the inclusions are substantially uniformly dispersed.

また、第7図(3)は、脱炭処理を行なわなかった試
料を電子ビーム溶解法により溶解した後の表面のSEM像
を示した写真であり、写真中白く視認できる浮上介在物
(ラフト)の分散状態を示すものである。第7図(4)
は、第7図(3)の拡大像である。
FIG. 7 (3) is a photograph showing an SEM image of the surface of a sample that has not been decarburized after being melted by an electron beam melting method. This shows the dispersion state of Fig. 7 (4)
Is an enlarged image of FIG. 7 (3).

第7図(3)及び第7図(4)から分かるように、凝
固組織表面には広くデンドライト状組織が発生し、表面
の平滑性が失われ凹凸の激しい組織状態となっているこ
とが確認できる。そして、介在物の一部がデンドライト
アーム間にトラップされていることが確認できる。
As can be seen from FIG. 7 (3) and FIG. 7 (4), it was confirmed that a dendrite-like structure was widely generated on the surface of the solidified structure, the surface was lost in smoothness, and the structure was very rough. it can. Then, it can be confirmed that a part of the inclusion is trapped between the dendrite arms.

以上により、SUJ−2等のように炭素濃度が高い(炭
素濃度が0.06〜0.6重量%でない)試料でも、予め脱酸
処理を行い平均炭素濃度を0.06〜0.6重量%に調整した
後に本発明に係る電子ビーム溶解法を行うことで、デン
ドライト状組織の発生を防止することができることが確
認された。この結果、炭素濃度が高い試料でも、予め前
記脱炭処理を行い平均炭素濃度を0.06〜0.6重量%に調
整してから電子ビーム溶解法を行うことで、試料中の介
在物の観察・評価が障害を受けるおそれがなく、良好に
行うことができる。
As described above, even in a sample having a high carbon concentration (carbon concentration is not 0.06 to 0.6% by weight) such as SUJ-2 or the like, the decarbonation treatment is performed in advance to adjust the average carbon concentration to 0.06 to 0.6% by weight. It was confirmed that the generation of a dendrite-like structure can be prevented by performing such an electron beam melting method. As a result, even for a sample having a high carbon concentration, the decarburization treatment is performed in advance, the average carbon concentration is adjusted to 0.06 to 0.6% by weight, and then the electron beam melting method is performed. The operation can be performed satisfactorily without the possibility of receiving an obstacle.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように請求項(1)記載の発明によれ
ば、電子ビーム発生のための電力投入時間管理により試
料の溶け込み深さをコントロールすることができるた
め、試料の表面から所望の一部深さまでを溶解すること
ができる電子ビーム溶解法を提供することができる。
As described above, according to the invention described in claim (1), the penetration depth of the sample can be controlled by controlling the power supply time for generating the electron beam. It is possible to provide an electron beam melting method capable of melting the particles.

そして、請求項(2)記載の発明によれば、デンドラ
イト状組織の発生が極めて少ないため、酸化物系非金属
介在物の観察・評価が行い易く、その結果、試料中の酸
化物系非金属介在物の観察・評価が障害を受けるおそれ
のない電子ビーム溶解法を提供することができる。
According to the invention described in claim (2), since the generation of a dendrite-like structure is extremely small, it is easy to observe and evaluate oxide-based nonmetallic inclusions. It is possible to provide an electron beam melting method in which observation and evaluation of inclusions is not likely to be hindered.

また、請求項(3)記載の発明にれば、試料表面から
所望の一部深さまでを溶解後、介在物の観察・評価をデ
ンドライト状組織の発生を避けた状態で良好に行うこと
ができる。
Further, according to the invention described in claim (3), after dissolving the sample from the sample surface to a desired partial depth, observation and evaluation of inclusions can be satisfactorily performed in a state where generation of a dendrite-like structure is avoided. .

さらに請求項(4)記載の発明によれば、電子ビーム
による投入時間を管理するだけで試料の表面から所望の
一部深さまでを溶解することができる電子ビーム溶解装
置を提供することができる。
Further, according to the invention described in claim (4), it is possible to provide an electron beam melting apparatus capable of melting from a surface of a sample to a desired partial depth only by controlling an injection time by an electron beam.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、試料体積と電子ビーム発生のための投入電力
との関係を示す特性図、第2図は電子ビームの照射時間
と試料の溶け込み深さとの関係を示す特性図、第3図は
平滑面比率と試料中の炭素濃度との関係を示す特性図、
第4図は請求項(4)の電子ビーム溶解装置の一実施例
の構成図、第5図は実施例2における試料の金属組織を
示す写真であって、同図(1)は溶解前の光学顕微鏡
像、同図(3)は溶解前のSEM像、同図(2)(4)は
それぞれ溶解後のSEM像、第6図(1)〜(4)は実施
例4によって得られた溶解後試料の金属組織を示すSEM
像の写真、第7図(1)〜(4)は、実施例5によって
得られた溶解後試料の金属組織を示すSEM像の写真であ
る。 図中、41は真空チャンバ、42はフィラメント、43は電子
ビーム、44は電子銃、45はサンプル、46は水冷銅ルツ
ボ、47は偏向コイル、48は観察窓、49は電圧・電流コン
トローラ、50はモータコントローラ、51はラフトであ
る。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing a relationship between a sample volume and input power for generating an electron beam, FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between an electron beam irradiation time and a penetration depth of a sample, and FIG. Characteristic diagram showing the relationship between the smooth surface ratio and the carbon concentration in the sample,
FIG. 4 is a structural view of one embodiment of the electron beam melting apparatus according to claim (4), and FIG. 5 is a photograph showing a metal structure of a sample in embodiment 2, and FIG. Optical microscope images, FIG. 3 (3) shows SEM images before dissolution, FIGS. 2 (4) show SEM images after dissolution, and FIGS. 6 (1) to 6 (4) obtained in Example 4. SEM showing the metal structure of the sample after dissolution
7 (1) to 7 (4) are SEM images showing the metal structure of the sample after dissolution obtained in Example 5. In the figure, 41 is a vacuum chamber, 42 is a filament, 43 is an electron beam, 44 is an electron gun, 45 is a sample, 46 is a water-cooled copper crucible, 47 is a deflection coil, 48 is an observation window, 49 is a voltage / current controller, 50 Is a motor controller, and 51 is a raft.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−70134(JP,A) 日本金属学会・日本鉄鋼協会編,「鉄 鋼材料便覧」,第2版第2刷,丸善株式 会社,1976年10月20日, (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 1/00 - 61/00 Continuation of the front page (56) References JP-A-64-70134 (JP, A) Edited by the Japan Institute of Metals / Iron and Steel Institute, “Iron and Steel Handbook”, 2nd edition, 2nd printing, Maruzen Co., Ltd., October 1976 20th, (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C22B 1/00-61/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電子ビームにより試料を溶解し、溶解した
試料の表面に酸化物系非金属介在物を浮上させる電子ビ
ーム溶解法において、前記試料が転動部材の転動面に相
当する表面を有する試料であって、電子ビーム照射を次
の条件下で行い当該試料の表面から深さ2mm以内を溶解
することを特徴とする電子ビーム溶解法。 350V+100≦J≦700V+200 但し、J;電子ビームによる投入電力(W)、V;試料体積
(cm3
In an electron beam melting method in which a sample is melted by an electron beam and an oxide-based nonmetallic inclusion is levitated on the surface of the melted sample, the sample corresponds to a rolling surface of a rolling member. An electron beam melting method comprising: irradiating an electron beam under the following conditions to melt a sample within a depth of 2 mm from the surface of the sample. 350V + 100 ≦ J ≦ 700V + 200, where J: Power input by electron beam (W), V: Sample volume (cm 3 )
【請求項2】電子ビームにより試料を溶解し、溶解した
試料の表面に酸化物系非金属介在物を浮上させる電子ビ
ーム溶解法において、試料の炭素濃度を0.06〜0.6重量
%に調整した後にその試料を溶解することを特徴とする
電子ビーム溶解法。
2. In an electron beam melting method in which a sample is melted by an electron beam and an oxide-based nonmetallic inclusion is levitated on the surface of the melted sample, the carbon concentration of the sample is adjusted to 0.06 to 0.6% by weight. An electron beam melting method characterized by dissolving a sample.
【請求項3】電子ビームにより試料を溶解し、溶解した
試料の表面に酸化物系非金属介在物を浮上させる電子ビ
ーム溶解法において、電子ビーム照射を次の条件下で行
うと共に、炭素濃度が0.06〜0.6重量%である試料を溶
解することを特徴とする電子ビーム溶解法。 350V+100≦J≦700V+200 但し、J;電子ビームによる投入電力(W)、V;試料体積
(cm3
3. In an electron beam melting method in which a sample is melted by an electron beam and an oxide-based nonmetallic inclusion is levitated on the surface of the melted sample, electron beam irradiation is performed under the following conditions and the carbon concentration is reduced. An electron beam melting method characterized by dissolving a sample of 0.06 to 0.6% by weight. 350V + 100 ≦ J ≦ 700V + 200, where J: Power input by electron beam (W), V: Sample volume (cm 3 )
【請求項4】真空容器内で電子ビームを発生する電子ビ
ーム発生装置と、発生した電子ビームを前記真空容器内
の試料に照射する照射装置と、を具えた電子ビーム溶解
装置において、前記試料が転動部材の転動面に相当する
表面を有する試料であって、前記電子ビーム発生装置に
より投入される電力を、前記試料の表面から2mm以内の
深さで且つ次式の範囲内で制御する制御装置を有してな
ることを特徴とする電子ビーム溶解装置。 350V+100≦J≦700V+200 但し、J;電子ビームによる投入電力(W)、V;試料体積
(cm3
4. An electron beam melting apparatus comprising: an electron beam generator for generating an electron beam in a vacuum container; and an irradiation device for irradiating the sample in the vacuum container with the generated electron beam. A sample having a surface corresponding to the rolling surface of a rolling member, wherein the power supplied by the electron beam generator is controlled at a depth within 2 mm from the surface of the sample and within the range of the following equation. An electron beam melting device comprising a control device. 350V + 100 ≦ J ≦ 700V + 200, where J: Power input by electron beam (W), V: Sample volume (cm 3 )
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