JP3303176B2 - 軸受部品 - Google Patents

軸受部品

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、転がり軸受の軌道輪
や転動体として用いられる軸受部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、軸受部品は、たとえばJIS ＳＵＪ
２で代表される高炭素クロム鋼により形成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、JIS Ｓ
ＵＪ２は炭素含有量が多いので加工性が劣るとともにコ
ストが高くなるという問題がある。また、焼入処理およ
び焼戻し処理を施した後の炭化物の粒径が比較的に大き
いため寿命にばらつきが生じやすいという問題がある。
【０００４】この発明の目的は、上記問題を解決した軸
受部品を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明による軸受部品
は、Ｃ０．７wt％を越えかつ０．８wt％以下、Ｓｉ０．
０５〜０．２５wt％、Ｍｎ０．２〜０．９wt％、Ｃｒ
０．４〜１．２wt％、Ｍｏ０．１０〜０．３０wt％を含
み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼により形成
され、球状化焼鈍処理、焼入処理および焼戻し処理を施
した後の最大炭化物の粒径が１．５μｍ以下でかつ炭化
物の量が面積率で２〜７％となされているものである。
【０００６】上記鋼における合金成分の限定理由は次の
通りである。
【０００７】Ｃ：０．７wt％を越えかつ０．８wt％以下 Ｃは焼入硬さを増大させる性質を有しているが、その含
有量が０．７wt％以下であると焼入硬さが不足し、耐摩
耗性が不十分になるとともに負荷容量が小さくなるとい
う問題がある。一方、Ｃの含有量が０．８wt％を越える
と炭化物の微細化が困難になって転動寿命にばらつきが
生じるとともに、変形抵抗が増大して冷間加工性が低下
する。しかも、コストが高くなる。したがって、Ｃの含
有量は０．７wt％を越えかつ０．８wt％以下の範囲内で
選ぶべきである。
【０００８】Ｓｉ：０．０５〜０．２５wt％ Ｓｉは脱酸に要する時間を短縮させる性質を有するが、
その含有量が０．０５wt％未満であると脱酸に長時間を
要し、コストが高くなる。一方、Ｓｉの含有量が０．２
５wt％を越えると炭化物の球状化が困難になって網状炭
化物となるとともに、変形抵抗が増大して冷間加工性が
低下する。したがって、Ｓｉの含有量は０．０５〜０．
２５wt％の範囲内で選ぶべきであるが、特に０．１０〜
０．２０wt％の範囲内であることが好ましい。
【０００９】Ｍｎ：０．２〜０．９wt％ Ｍｎは焼入性を向上させる性質を有するが、その含有量
が０．２wt％未満であるとその効果が少なくなる。一
方、Ｍｎの含有量が０．９wt％を越えると靭性を低下さ
せて加工性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は
０．２〜０．９wt％の範囲内で選ぶべきであるが、特に
０．２〜０．５wt％の範囲内であることが好ましい。
【００１０】Ｃｒ：０．４〜１．２wt％ Ｃｒは強度を増大させる性質を有するが、その含有量が
０．４wt％未満であると炭化物の球状化が困難になって
網状炭化物となる。一方、Ｃｒの含有量が１．２wt％を
越えるとコストが高くなるとともに強度増大効果もそれ
以上は向上しない。したがって、Ｃｒの含有量は０．４
〜１．２wt％の範囲内で選ぶべきであるが、特に１．０
〜１．２wt％の範囲内であることが好ましい。
【００１１】Ｍｏ：０．１０〜０．３０wt％ Ｍｏは上記 各合金成分の含有量を通常のJIS ＳＵＪ２材
よりも少なくしたために生じる焼入性の低下を補うとと
もに、組織を微細化するという性質を有するが、Ｍｏの
含有量が０．１０wt％未満であるとその効果が十分には
現れず、Ｍｏの含有量が０．３０wt％を越えるとコスト
が高くなる。したがって、Ｍｏの含有量は０．１０〜
０．３０wt％の範囲内で選ぶべきであるが、特に０．１
５〜０．２５wt％の範囲内であることが好ましい。
【００１２】上記において、球状化焼鈍処理、焼入処理
および焼戻し処理を施した後の最大炭化物の粒径を１．
５μｍ以下に限定したのは、最大炭化物の粒径が１．５
μｍを越えると転動疲労寿命が短くなるからである。す
なわち、本発明者等が実験研究を行った結果、軸受部品
中の最大炭化物の粒径と転動疲労寿命（グリース潤滑
時）との関係が図１に示すようになり、最大炭化物の粒
径が１．５μｍを越えると転動疲労寿命が短くなること
が判明したからである。最大炭化物の粒径は特に１．０
μｍ以下であることが好ましい。なお、図１中、実線は
炭化物量が面積率で２％の場合を示し、破線は炭化物量
が面積率で７％の場合を示す。
【００１３】また、球状化焼鈍処理、焼入処理および焼
戻し処理を施した後の炭化物の量を面積率で２〜７％に
限定した理由は次の通りである。すなわち、本発明者等
が実験研究を行った結果、軸受部品中の炭化物の量と摩
耗量との関係が図２に示すようになり、軸受部品中の炭
化物の量が面積率で２％未満であると摩耗量が多くなっ
て耐摩耗性が低下することが判明し、さらに軸受部品中
の炭化物の量と転動疲労寿命（グリース潤滑時）との関
係が図３に示すようになり、炭化物の量が面積率で７％
を越えると転動疲労寿命が短くなることが判明したから
である。炭化物の量は面積率で特に３〜５％であること
が好ましい。
【００１４】このような軸受部品は、たとえば次の２つ
の方法で製造される。
【００１５】その１の製造方法は、球状化焼鈍処理を施
した棒鋼を所定の寸法に切断した後冷間鍛造加工により
リング状とし、さらに旋削加工により所定の形状とす
る。ついで、８５０℃で３０〜４０分間加熱した後急冷
することにより焼入処理を施す。最後に、１６０〜１８
０℃で１〜２時間加熱することにより焼戻し処理を施
す。こうして、軸受部品が製造される。
【００１６】その２の製造方法は、圧延された棒鋼を所
定の寸法に切断した後熱間鍛造加工によりリング状とす
る。ついで、７６０℃で６〜７時間加熱した後、６８０
℃まで冷却速度１０℃／時間にて炉冷し、さらに空冷す
ることにより球状化焼鈍処理を行う。ついで、旋削加工
により所定の形状とする。ついで、８５０℃で３０〜４
０分間加熱した後急冷することにより焼入処理を施す。
最後に、１６０〜１８０℃で１〜２時間加熱することに
より焼戻し処理を施す。こうして、軸受部品が製造され
る。
【００１７】
【作用および発明の効果】Ｃ０．７wt％を越えかつ０．
８wt％以下、Ｓｉ０．０５〜０．２５wt％、Ｍｎ０．２
〜０．９wt％、Ｃｒ０．４〜１．２wt％、Ｍｏ０．１０
〜０．３０wt％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物か
らなる鋼により形成され、球状化焼鈍処理、焼入処理お
よび焼戻し処理を施した後の最大炭化物の粒径が１．５
μｍ以下でかつ炭化物の量が面積率で２〜７％となされ
ているので、従来のJIS ＳＵＪ２などの高炭素クロム軸
受鋼に比べて冷間加工性に優れているとともに、軸受部
品とした場合に転動疲労寿命が長くなり、しかもコスト
が安くなる。さらに、Ｃ含有量が０．７wt％を越えてい
るので、焼入硬さが増大し、十分な耐摩耗性が得られる
とともに負荷容量が大きくなる。
【００１８】
【実施例】以下、この発明の実施例を比較例とともに示
す。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１に示す組成を有する７種類の鋼からな
る棒鋼に球状化焼鈍処理を施した後、各棒鋼を所定の寸
法に切断し、ついで冷間鍛造加工により板状とし、さら
に旋削加工により直径６５ｍｍ、厚さ１１ｍｍの円板状
試料を作成した。ついで、８５０℃で４０分間加熱した
後油冷することにより各試料に焼入処理を施した。最後
に、１６０℃で２時間加熱することにより各試料に焼戻
し処理を施した。そして、各試料中の最大炭化物の粒径
および炭化物の面積率を測定した。その結果も表１にま
とめて示す。
【００２１】また、各試料とJIS ＳＵＪ２製円板とJIS
ＳＵＪ２製ボールとを組み合わせ、スラスト型転動疲労
寿命試験機によって、各試料に面圧５３２０ＭＰａのス
ラスト荷重を掛けながら、スピンドル油＃６０中におい
てJIS ＳＵＪ２製円板を１８００ｃ．ｐ．ｍの速度で回
転させ、JIS ＳＵＪ２製ボールを転動させることにより
転動疲労寿命試験を実施し、比較例１の軸受鋼（JIS Ｓ
ＵＪ２）からなる試料のＢ１０寿命を１とした場合の寿
命比を調べた。その結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】また、表１に示す組成を有する７種類の鋼
からなる材料に球状化焼鈍処理を施した後、各材料から
直径６ｍｍ、長さ１２ｍｍの円柱状試料をつくった。そ
して、各試料を使用し、２５℃の温度において圧縮率６
０％で拘束圧縮変形させたときの変形抵抗を測定し、比
較例１の軸受鋼からなる試料の変形抵抗を１とした場合
の変形抵抗比を調べた。その結果を表２に示す。
【００２４】さらに、上記と同様にして製造された円柱
状試料を、２５℃の温度において圧縮率を５％ずつ変化
させて拘束圧縮変形を加え、割れの発生が認められる最
低の圧縮率（限界圧縮率）を調べた。その結果を表２に
示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸受部品中の最大炭化物の粒径と転動疲労寿命
との関係を示すグラフである。
【図２】軸受部品中の炭化物の量と摩耗量との関係を示
すグラフである。
【図３】軸受部品中の炭化物の量と転動疲労寿命との関
係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−54739（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｃ０．７wt％を越えかつ０．８wt％以
    下、Ｓｉ０．０５〜０．２５wt％、Ｍｎ０．２〜０．９
    wt％、Ｃｒ０．４〜１．２wt％、Ｍｏ０．１０〜０．３
    ０wt％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼
    により形成され、球状化焼鈍処理、焼入処理および焼戻
    し処理を施した後の最大炭化物の粒径が１．５μｍ以下
    でかつ炭化物の量が面積率で２〜７％となされている軸
    受部品。
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