JP5463675B2 - 軸受鋼およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)質量%で
C:0.6%以上1.4%以下、
Si:0.8%以上2.0%以下、
Mn:0.5%以上3.5%以下、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Al:0.005%以上0.050%以下、
Cr:0.1%以上2%以下および
O:0.0012%以下
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分を有し、
さらに、平均幅が60nm以下であって、体積分率が50%以上であるプレート状のフェライトおよび体積分率が3〜20%である球状セメンタイトを含有し、残部がフェライト間に層状に生成した残留オーステナイトで構成される組織を有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼。
Mo:1.0%以下、
Cu:1.0%以下および
Ni:1.0%以下の1種または2種以上を含有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼。
Ti:0.2%以下、
Nb:0.2%以下および
V:0.25%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼。
C:0.6%以上1.4%以下、
Si:0.8%以上2.0%以下、
Mn:0.5%以上3.5%以下、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Al:0.005%以上0.050%以下、
Cr:0.1%以上2%以下および
O:0.0012%以下
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分の鋼を、球状化焼なまし処理を施した後、800〜950℃の温度範囲に加熱した後、冷却速度V(℃/s)と下記(1)式によって得られる臨界冷却速度Vcr(℃/s)との関係が、V>Vcrとなるように恒温変態処理温度まで冷却を施し、その後、下記(2)式によって得られるマルテンサイト変態開始温度(Ms)に対して(Ms+10)〜250℃で1段もしくは複数段の恒温変態処理を20ksec以上行うことを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼の製造方法。
記
Vcr(℃/s)=0.32-0.54C%+0.018Si%+1.29Mn%+0.61Ni%+0.85Cr%+0.69Cu%+4.9Mo% ・・・(1)
Ms=561-474C%-33Mn%-17Cr%-17Ni%-21Mo% ・・・(2)
Mo:1.0%以下、
Cu:1.0%以下および
Ni:1.0%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼の製造方法。
Ti:0.2%以下、
Nb:0.2%以下および
V:0.25%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼の製造方法。
マルテンサイト組織を形成するためには、オーステナイト域からフェライト、パーライトおよびベイナイトを生成しない冷却速度でマルテンサイト変態開始温度(Ms点)以下まで急冷することを要するが、大型部品の場合、部材を均一に冷却することが難しい。そのため、 Ms点以下となる時間が部位によって異なり、熱膨張に起因した熱処理歪みが発生する。また、マルテンサイト変態は大きな体積膨張がともなうため、部位ごとのMs点以下となる時間の時間差に起因した割れが発生しやすくなる問題がある。一方、ベイナイト組織はMs点以上の温度域で恒温変態処理によって得ることができるため、部材の温度が均一で部位ごとの温度差に起因した歪みに起因する割れは発生しない。そこで、マルテンサイト組織を大型部品で造り込む場合に発生する問題を解決する方法としてベイナイト組織に着目することにした。
(試験材の摩耗量−SUJ2の摩耗量)×100/(SUJ2の摩耗量)
が5%以下となる場合を○とし、5%を超える場合に×と判定した。
Vcr(℃/s)=0.32-0.54C%+0.018Si%+1.29Mn%
+0.61Ni%+0.85Cr%+0.69Cu%+4.9Mo%・・・(1)
上記(1)式は、冷却中のフェライト生成を抑制するための臨界冷却速度により導出された式である。
C:0.6%以上1.4%以下
CはBs点を低下させる効果があり、0.6%以上の含有が必要である。また、Cはベイナイト変態後にオーステナイトに農化し、オーステナイトを安定化させる効果があるが、1.4%を超えると組織が硬化しすぎるため、0.6〜1.4%の範囲とすることが好ましい。
Siは炭化物の生成を抑制し、残留オーステナイトを安定化させる働きがある。この硬化を得るためには0.8%以上の含有が必要であるが、過剰に添加すると脆弱となるため0.8%以上2.0%以下が好ましい。
MnはB s点を低下させる効果がある。0.5%未満ではその効果が乏しく、3.5%を超えると脆弱となるため、0.5%以上3.5%以下の範囲とすることが好ましい。
Pは不純物元素であり、0.030%を超えると転動寿命が低下するため、0.030%以下とすることが好ましい。
Sは、不純物元素であり、0.030%を超えると転動寿命が低下するため、0.030%以下とすることが好ましい。
Alは、脱酸元素として必要な元素である。0.005%未満ではその効果に乏しく、0.050%を超えるとその効果は飽和するため0.005%以上0.050%以下の範囲とした。
C rは、Mn同様にB s点を低下させる効果がある。0.1%未満ではその効果に乏しく、2.0%を超えると残留オーステナイトを不安定化させるため0.1%以上2.0%以下とすることが好ましい。
Oは、非金属介在物として転動寿命を低下させるため、0.0012%以下とすることが好ましい。
Mo:1.0%以下
Moは、Bs点を低下させる効果があり、好ましくは0.1%以上添加するが、1.0%を超えるとBs点が低下しすぎてベイナイト変態に長時間を要するため1.0%以下が好ましい。
Cuは、固溶強化元素としてベイナイトを強化する働きがあり、好ましくは0.2%以上添加するが、1.0%を超えて添加すると熱間加工時に割れが発生するため、1.0%以下とすることが好ましい。
Niは、Bs点を低下させる効果があり、好ましくは0.1%以上添加するが、1.0%を超えるとBs点が低下しすぎてベイナイト変態に長時間を要するため1.0%以下が好ましい。
Tiは、酸化物や窒化物として加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する効果があり、また、C,Nと結合し析出強化元素としても作用する。この効果を得るためには0.005%以上、より好ましくは0.05%以上添加すると良い。しかしながら0.2%を超えて添加してもその効果は飽和するため、0.2%以下とすることが好ましい。
Vは、鋼中でC,Nと結合し、析出強化元素として作用するため、好ましくは0.05%以上添加する。しかしながら、0.25%を超えて添加してもその効果は飽和するため0.25%以下とすることが好ましい。
Nbは、鋼中でC,Nと結合し、析出強化元素として作用するため、好ましくは0.05%以上添加する。しかしながら、0.1%を超えて添加してもその効果は飽和するため、0.1%以下とすることが好ましい。
Vcr(℃/s)=0.32-0.54C%+0.018Si%+1.29Mn%
+0.61Ni%+0.85Cr%+0.69Cu%+4.9Mo%・・・(1)
Ms=561-474C%-33Mn%-17Cr%-17Ni%-21Mo%・・・(2)
(試験材の摩耗量−SUJ2の摩耗量)×100/(SUJ2の摩耗量)が5%以下となる場合を○とし、5%を超える場合を×として評価した。
評価結果を表3に併記する。
Claims (6)
- 質量%で
C:0.6%以上1.4%以下、
Si:0.8%以上2.0%以下、
Mn:0.5%以上3.5%以下、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Al:0.005%以上0.050%以下、
Cr:0.1%以上2%以下および
O:0.0012%以下
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分を有し、
さらに、平均幅が60nm以下であって、体積分率が50%以上であるプレート状のフェライトおよび体積分率が3〜20%である球状セメンタイトを含有し、残部がフェライト間に層状に生成した残留オーステナイトで構成される組織を有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼。 - 請求項1に記載の軸受鋼において、さらに
Mo:1.0%以下、
Cu:1.0%以下および
Ni:1.0%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼。 - 請求項1または2に記載の軸受鋼において、さらに
Ti:0.2%以下、
Nb:0.2%以下および
V:0.25%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼。 - 質量%で
C:0.6%以上1.4%以下、
Si:0.8%以上2.0%以下、
Mn:0.5%以上3.5%以下、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Al:0.005%以上0.050%以下、
Cr:0.1%以上2%以下および
O:0.0012%以下
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分の鋼を、球状化焼なまし処理を施した後、800〜950℃の温度範囲に加熱した後、冷却速度V(℃/s)と下記(1)式によって得られる臨界冷却速度Vcr(℃/s)との関係が、V>Vcrとなるように恒温変態処理温度まで冷却を施し、その後、下記(2)式によって得られるマルテンサイト変態温度(Ms)に対して(Ms+10)〜250℃で1段もしくは複数段の恒温変態処理を20ksec以上行うことを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼の製造方法。
記
Vcr=0.32−0.54C%+0.018Si%+1.29Mn%+0.61Ni%+0.85Cr%+0.69Cu%+4.9Mo%・・・(1)
Ms(℃)=561−474C%−33Mn%−17Cr%−17Ni%−21Mo%・・・(2) - 請求項4において、さらに、
Mo:1.0%以下、
Cu:1.0%以下および
Ni:1.0%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼の製造方法。 - 請求項4または5において、さらに、
Ti:0.2%以下、
Nb:0.2%以下および
V:0.25%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする転動疲労性および耐摩耗性に優れた軸受鋼の製造方法。
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