JP6801782B2 - Steel and parts - Google Patents

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Description

本発明は、焼入れ性、靭性、表面起点剥離寿命、及び曲げ疲労強度を改善した鋼、及びこのような鋼を用いて製造された部品に関する。 The present invention relates to steels with improved hardenability, toughness, surface origin peeling life, and bending fatigue strength, and parts manufactured using such steels.

ベアリング等の機械構造用部品や、等速ジョイント、ハブユニット等の自動車用部品には、高い面圧が繰り返し作用するので、優れた転動疲労特性が求められるが、近年、上記部品には、例えば、自動車の燃費向上やエンジンの高出力化が求められるのに伴い、軽量化、小型化、及び、高応力負荷化の要望が極めて大きくなっており、上記部品の使用環境が過酷なものとなっている。 Since high surface pressure repeatedly acts on mechanical structural parts such as bearings and automobile parts such as constant velocity joints and hub units, excellent rolling fatigue characteristics are required. In recent years, the above parts have been introduced. For example, with the demand for improved fuel efficiency of automobiles and higher output of engines, there is an extremely large demand for weight reduction, miniaturization, and high stress load, and the usage environment of the above parts is harsh. It has become.

上記要求に対し、軸受部品の素材については、一般に、転動部品の剥離の原因のAl23に代表される非金属介在物(以下、単に「介在物」ということがある。)の量を極力低減して、転動疲労寿命の向上を図ることが行われてきた。In response to the above requirements, with respect to the material of the bearing parts, generally, the amount of non-metal inclusions represented by Al 2 O 3 (hereinafter, may be simply referred to as “inclusions”) that cause the rolling parts to peel off. Has been tried to improve the rolling fatigue life by reducing as much as possible.

しかし、近年の製鋼技術の進歩により酸化物が小径化した結果、相対的に硫化物のサイズが大きくなり、酸化物のみを指標とする対策では、転動疲労寿命のばらつきが大きくなる場合がある。それ故、最近では、介在物の組成と形態を制御して転動疲労寿命を向上させる試みがなされている。 However, as a result of the recent advances in steelmaking technology, the diameter of oxides has become smaller, and as a result, the size of sulfides has become relatively large, and measures using only oxides as an index may increase the variation in rolling fatigue life. .. Therefore, recently, attempts have been made to improve the rolling fatigue life by controlling the composition and morphology of inclusions.

例えば、特許文献1には、成分組成が、質量%で、C:0.1%以上0.4%未満、Si:0.02〜1.3%、Mn:0.2〜2.0%、P:0.05%以下、S:0.010%未満、Cr:0.50〜2.00%、Al:0.01〜0.10%、Ca:0.0003〜0.0030%、O:0.0030%以下及びN:0.002〜0.030%と、残部:Fe及び不純物とからなり、0.7≦Ca/O≦2.0及びCa/O≧1250S−5.8であることを特徴とする浸炭軸受用鋼が開示されている。 For example, in Patent Document 1, the component composition is mass%, C: 0.1% or more and less than 0.4%, Si: 0.02 to 1.3%, Mn: 0.2 to 2.0%. , P: 0.05% or less, S: less than 0.010%, Cr: 0.50 to 2.00%, Al: 0.01 to 0.10%, Ca: 0.0003 to 0.0030%, O: 0.0030% or less, N: 0.002 to 0.030%, and the balance: Fe and impurities, 0.7 ≦ Ca / O ≦ 2.0 and Ca / O ≧ 1250S-5.8. A steel for carburized bearings is disclosed.

一方、軸受には、繰り返し曲げ応力が負荷されるので、曲げ疲労強度も求められる。最近では、軸受の曲げ疲労強度を高めるため、粒界酸化層の生成を抑制する試みがなされている。 On the other hand, since the bearing is repeatedly subjected to bending stress, bending fatigue strength is also required. Recently, attempts have been made to suppress the formation of intergranular oxide layers in order to increase the bending fatigue strength of bearings.

例えば、特許文献2には、成分組成が、質量%で、C:0.1〜0.3%、Si:0.01〜0.25%、Mn:0.2〜1.5%、S:0.003〜0.05%、Cr:0.5〜2.0%、Mo:0.1〜0.8%、Al:0.01〜0.05%、及び、N:0.008〜0.025%を含有し、残部はFe及び不純物からなり、不純物中のTiは0.005%以下、O(酸素)は0.002%以下、PとSnは合計で0.030%以下であり、かつ、鋼材断面において、A=(1+0.681Si)(1+3.066Mn+0.329Mn2)(1+2.07Cr)(1+3.14Mo)の最小値が13以上であるとともに、断面積1500mm2中での硫化物を除く介在物群の最大長さが30μm以下であることを特徴とする浸炭部品又は浸炭窒化部品用の鋼材が開示されている。For example, in Patent Document 2, the component composition is mass%, C: 0.1 to 0.3%, Si: 0.01 to 0.25%, Mn: 0.2 to 1.5%, S. : 0.003 to 0.05%, Cr: 0.5 to 2.0%, Mo: 0.1 to 0.8%, Al: 0.01 to 0.05%, and N: 0.008 It contains ~ 0.025%, the balance consists of Fe and impurities, Ti in the impurities is 0.005% or less, O (oxygen) is 0.002% or less, and P and Sn are 0.030% or less in total. In addition, the minimum value of A = (1 + 0.681Si) (1 + 3.066Mn + 0.329Mn 2 ) (1 + 2.07Cr) (1 + 3.14Mo) in the steel cross section is 13 or more, and the cross section area is 1500 mm 2 . A steel material for a carbonized part or a carbonized nitrided part is disclosed, wherein the maximum length of the inclusion group excluding the sulfide is 30 μm or less.

また、特許文献3には、成分組成が、質量%で、C:0.15〜0.30%、Si:0.02〜1.0%、Mn:0.30〜1.0%、S:0.030%以下、Cr:1.80〜3.0%、Al:0.010〜0.050%及びN:0.0100〜0.0250%を含有するとともに、Si、Mn、Cr及びSの含有量が、式(1)Mn/S及び式(2)Cr/(Si+2Mn)で表されるfn1及びfn2の値で、それぞれ、30≦fn1≦150及び0.7≦fn2≦1.1を満たし、残部Fe及び不純物からなり、不純物中のP、Ti、及び、O(酸素)が、それぞれ、P:0.020%以下、Ti:0.005%未満、及び、O:0.0015%以下であることを特徴とする肌焼鋼が開示されている。 Further, in Patent Document 3, the component composition is mass%, C: 0.15 to 0.30%, Si: 0.02 to 1.0%, Mn: 0.30 to 1.0%, S. : 0.030% or less, Cr: 1.80 to 3.0%, Al: 0.010 to 0.050% and N: 0.0100 to 0.0250%, Si, Mn, Cr and The content of S is the value of fn1 and fn2 represented by the formula (1) Mn / S and the formula (2) Cr / (Si + 2Mn), and 30 ≦ fn1 ≦ 150 and 0.7 ≦ fn2 ≦ 1. It is composed of the balance Fe and impurities, and P, Ti, and O (oxygen) in the impurities are P: 0.020% or less, Ti: less than 0.005%, and O: 0. A skin-baked steel characterized by being 0015% or less is disclosed.

さらに、特許文献4には、質量%で、C:0.05〜0.30%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.10〜2.0%、P:0.050%以下、S:0.008%以下、Cr:0.4〜2.0%、Al:0.010〜0.050%、N:0.010〜0.025%およびO:0.0015%以下を含有し、残部はFeおよび不純物の化学組成からなる浸炭軸受鋼鋼材の溶製方法であって、工程1:フラックス吹込み処理、工程2:スラグ精錬処理、工程3:溶鋼還流処理の順に取鍋精錬処理を行うことにより、硫化物系介在物を構成するS含有化合物の平均組成が、CaS:1.0%以上、MgS:0〜20%、かつ、CaS、MgSおよびMnSの3成分の合計が95%以上になるように硫化物系介在物を制御する溶製方法が開示されている。 Further, Patent Document 4 describes in terms of mass%, C: 0.05 to 0.30%, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.10 to 2.0%, P: 0.050. % Or less, S: 0.008% or less, Cr: 0.4 to 2.0%, Al: 0.010 to 0.050%, N: 0.010 to 0.025% and O: 0.0015% A method for melting a carbonized bearing steel material containing the following and the balance being a chemical composition of Fe and impurities, in the order of step 1: flux blowing treatment, step 2: slag refining treatment, and step 3: molten steel reflux treatment. By performing the pot refining treatment, the average composition of the S-containing compounds constituting the sulfide-based inclusions is CaS: 1.0% or more, MgS: 0 to 20%, and three components of CaS, MgS and MnS. A melting method for controlling sulfide-based impurities so that the total amount of slag is 95% or more is disclosed.

加えて、特許文献5には、特定量のC、Si、Mn、P、S、Al、Cr、N及びOを含み、残部がFeと不純物からなり、長手方向縦断面100mm2中の最大酸化物径と最大硫化物径の測定を30箇所について行い、極値統計処理を用いて算出される30000mm2中の酸化物と硫化物の予測√AREAmaxが50μm以下と60μm以下、該30箇所で測定した最大酸化物及び最大硫化物の平均アスペクト比が5.0以下、該30箇所の最大酸化物の平均組成における含有量が、CaO:2.0〜20%、MgO:0〜20%及びSiO2:0〜10%、かつ残部がAl2O3で、特定の2〜4元系の酸化物のうちの何れかからなり、該30箇所の最大硫化物の平均組成における含有量が、CaS:100%の1元系硫化物、又はCaS≧1.0%、MgS:0〜20%、かつ残部がMnSで、特定の2元系又は3元系の硫化物からなる浸炭軸受鋼鋼材が開示されている。In addition, Patent Document 5 contains a specific amount of C, Si, Mn, P, S, Al, Cr, N and O, the balance of which is Fe and impurities, and maximum oxidation in a longitudinal longitudinal cross section of 100 mm 2. Measurement of body diameter and maximum sulfide diameter was performed at 30 locations, and prediction of oxides and sulfides in 30000 mm 2 calculated using extreme value statistical processing √ AREA max is 50 μm or less and 60 μm or less, at those 30 locations The average aspect ratio of the measured maximum oxide and maximum sulfide is 5.0 or less, and the contents of the maximum oxide at the 30 locations in the average composition are CaO: 2.0 to 20%, MgO: 0 to 20%, and SiO 2 : 0. ~ 10%, the balance is Al 2 O 3 , and consists of any of the specific 2 to quaternary oxides, and the content of the maximum sulfide at the 30 locations in the average composition is CaS: 100%. A carburized bearing steel material consisting of a specific binary or ternary sulfide with CaS ≥ 1.0%, MgS: 0 to 20%, and the balance of MnS is disclosed.

特開2015−129335号公報JP-A-2015-129335 特許第4243852号公報Japanese Patent No. 4243852 特許第5163242号公報Japanese Patent No. 5163242 特開2014−5520号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-5520 特開2013−147689号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-147689

特許文献1に開示の浸炭軸受用鋼は、粒界酸化層が厚く形成された場合、曲げ疲労強度が低下する可能性がある。特許文献2に開示の浸炭部品又は浸炭窒化部品用の鋼材、及び特許文献3に開示の肌焼鋼は、延伸した粗大な硫化物が存在する場合、優れた転動疲労寿命が得られない可能性がある。従って、特許文献1〜3に開示された技術では、焼入れ性、靭性、表面起点剥離離寿命、及び曲げ疲労強度の全ての特性を安定的に実現できない可能性がある。 In the carburized bearing steel disclosed in Patent Document 1, when the intergranular oxide layer is formed thick, the bending fatigue strength may decrease. The steel material for carburized parts or carburized nitrided parts disclosed in Patent Document 2 and the skin-baked steel disclosed in Patent Document 3 may not have an excellent rolling fatigue life in the presence of stretched coarse sulfide. There is sex. Therefore, the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 may not be able to stably realize all the characteristics of hardenability, toughness, surface origin peeling life, and bending fatigue strength.

また、特許文献4、5に開示された技術では、焼入れ性、靭性、表面起点剥離離寿命、及び曲げ疲労強度の全ての特性を安定的に実現できない可能性がある。 Further, the techniques disclosed in Patent Documents 4 and 5 may not be able to stably realize all the characteristics of hardenability, toughness, surface origin peeling life, and bending fatigue strength.

本発明は、従来技術の上記現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、焼入れ性、靭性、表面起点剥離離寿命、及び曲げ疲労強度の全てを改善した鋼、及びこのような鋼を用いて製造された部品を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned current state of the prior art, and an object of the present invention is to obtain steels having improved hardenability, toughness, surface origin peeling life, and bending fatigue strength, and such steels. The purpose is to provide parts manufactured using the product.

一般に、転動疲労は、鋼材中に存在する介在物に、繰返し荷重が加わり、応力集中によって亀裂が生じ、その後、繰り返し荷重によって亀裂が徐々に進展し、最終的に剥離に至る現象である。 In general, rolling fatigue is a phenomenon in which a repetitive load is applied to inclusions existing in a steel material, cracks are generated due to stress concentration, and then the cracks gradually develop due to the repetitive load, eventually leading to peeling.

本発明者らは、上記課題を解決するため、種々検討を行った。その結果、下記(a)及び(b)の知見を得るに至った。 The present inventors have conducted various studies in order to solve the above problems. As a result, the following findings (a) and (b) have been obtained.

(a)硫化物の組成を制御することによって、具体的には、例えば、溶鋼中にCaを添加して、硫化物中に(Mn、Ca)Sを含有するように組成を制御することによって、転動疲労の応力集中源となる粗大な硫化物を分散、小径化することができる。 (A) By controlling the composition of the sulfide, specifically, for example, by adding Ca to the molten steel and controlling the composition so that (Mn, Ca) S is contained in the sulfide. Coarse sulfide, which is a stress concentration source for rolling fatigue, can be dispersed and reduced in diameter.

(b)酸化性元素、なかでも、Cr、Si、及び、Mnの量バランスを適正化することによって、浸炭異常層である粒界酸化層及び不完全焼入れ層の層厚を薄くすることができ、その結果、高い曲げ疲労強度を確保することができる。 (B) By optimizing the amount balance of oxidizing elements, especially Cr, Si, and Mn, the thickness of the intergranular oxide layer and the incompletely hardened layer, which are abnormal carburizing layers, can be reduced. As a result, high bending fatigue strength can be ensured.

本発明は、上記知見(a)及び(b)に基づいてなされたもので、その要旨は次のとおりである。 The present invention has been made based on the above findings (a) and (b), and the gist thereof is as follows.

[1]成分組成が、質量%で、
C :0.10〜0.30%、
Si:0.01〜0.25%、
Mn:0.20〜1.50%、
P :0.001〜0.015%、
S :0.001〜0.010%、
Cr:0.50〜2.00%、
Mo:0.10〜0.50%、
Al:0.005〜0.100%、
Ca:0.0002〜0.0010%、
N :0.005〜0.025%、
O :0.0015%以下、
Cu:0〜0.20%、
Ni:0〜0.20%
B :0〜0.005%
Nb:0〜0.05%
Ti:0〜0.10%
残部:Fe及び不純物であり、
下記式(1)で定義するFn1が0.20〜0.65であり、
下記式(2)で定義するFn2が0.50〜1.00である
ことを特徴とする鋼。
Fn1=4.2×[Cr]/(7.0×[Si]+16.0×[Mn])・・・(1)
[元素]:元素の質量%
Fn2=A1/A2 ・・・(2)
A1:4.0mm2の総面積の観察領域における、各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有し、かつ、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
A2:4.0mm2の総面積の観察領域における、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
[1] Ingredient composition is mass%
C: 0.10 to 0.30%,
Si: 0.01-0.25%,
Mn: 0.25 to 1.50%,
P: 0.001 to 0.015%,
S: 0.001 to 0.010%,
Cr: 0.50 to 2.00%,
Mo: 0.10 to 0.50%,
Al: 0.005 to 0.100%,
Ca: 0.0002 to 0.0010%,
N: 0.005 to 0.025%,
O: 0.0015% or less,
Cu: 0-0.20%,
Ni: 0 to 0.20%
B: 0 to 0.005%
Nb: 0-0.05%
Ti: 0 to 0.10%
Remaining: Fe and impurities,
Fn1 defined by the following equation (1) is 0.25 to 0.65.
A steel characterized in that Fn2 defined by the following formula (2) is 0.50 to 1.00.
Fn1 = 4.2 x [Cr] / (7.0 x [Si] + 16.0 x [Mn]) ... (1)
[Element]: Mass% of element
Fn2 = A1 / A2 ・ ・ ・ (2)
A1: A sulfide system containing 1.0 mol% or more of Ca with respect to the total number of moles in each sulfide in the observation region having a total area of 4.0 mm 2 and having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more. Total area of inclusions (μm 2 )
A2: Total area of sulfide-based inclusions with a circular equivalent diameter of 1.0 μm or more (μm 2 ) in the observation area with a total area of 4.0 mm 2.

[2]上記成分組成が、質量%で、Cu:0.20%以下、Ni:0.20%以下、及びB:0.005%以下の少なくとも1種を含む、[1]に記載の鋼。 [2] The steel according to [1], wherein the component composition contains at least one of Cu: 0.20% or less, Ni: 0.20% or less, and B: 0.005% or less in mass%. ..

[3]上記成分組成が、質量%で、Nb:0.05%以下、及びTi:0.10%以下の少なくとも1種を含む、[1]又は[2]に記載の鋼。 [3] The steel according to [1] or [2], wherein the component composition contains at least one of Nb: 0.05% or less and Ti: 0.10% or less in mass%.

[4]棒鋼である、[1]〜[3]のいずれか1つに記載の鋼。 [4] The steel according to any one of [1] to [3], which is a steel bar.

[5]表面から500μm以上の深さ領域において、
成分組成が、質量%で、
C :0.10〜0.30%、
Si:0.01〜0.25%、
Mn:0.20〜1.50%、
P :0.001〜0.015%、
S :0.001〜0.010%、
Cr:0.50〜2.00%、
Mo:0.10〜0.50%、
Al:0.005〜0.100%、
Ca:0.0002〜0.0010%、
N :0.005〜0.025%、
O :0.0015%、
Cu:0〜0.20%、
Ni:0〜0.20%
B :0〜0.005%
Nb:0〜0.05%
Ti:0〜0.10%
残部:Fe及び不純物であり、
下記式(1)で定義するFn1が0.20〜0.65であり、
下記式(2)で定義するFn2が0.50〜1.00であり、
表面起点剥離寿命及び曲げ疲労強度に優れた、ことを特徴とする部品。
Fn1=4.2×[Cr]/(7.0×[Si]+16.0×[Mn])・・・(1)
[元素]:元素の質量%
Fn2=A1/A2 ・・・(2)
A1:4.0mm2の総面積の観察領域における、各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有し、かつ、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
A2:4.0mm2の総面積の観察領域における、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
[5] In a depth region of 500 μm or more from the surface
Ingredient composition is mass%,
C: 0.10 to 0.30%,
Si: 0.01-0.25%,
Mn: 0.25 to 1.50%,
P: 0.001 to 0.015%,
S: 0.001 to 0.010%,
Cr: 0.50 to 2.00%,
Mo: 0.10 to 0.50%,
Al: 0.005 to 0.100%,
Ca: 0.0002 to 0.0010%,
N: 0.005 to 0.025%,
O: 0.0015%,
Cu: 0-0.20%,
Ni: 0 to 0.20%
B: 0 to 0.005%
Nb: 0-0.05%
Ti: 0 to 0.10%
Remaining: Fe and impurities,
Fn1 defined by the following equation (1) is 0.25 to 0.65.
Fn2 defined by the following equation (2) is 0.50 to 1.00.
A component characterized by excellent surface origin peeling life and bending fatigue strength.
Fn1 = 4.2 x [Cr] / (7.0 x [Si] + 16.0 x [Mn]) ... (1)
[Element]: Mass% of element
Fn2 = A1 / A2 ・ ・ ・ (2)
A1: A sulfide system containing 1.0 mol% or more of Ca with respect to the total number of moles in each sulfide in the observation region having a total area of 4.0 mm 2 and having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more. Total area of inclusions (μm 2 )
A2: Total area of sulfide-based inclusions with a circular equivalent diameter of 1.0 μm or more (μm 2 ) in the observation area with a total area of 4.0 mm 2.

[6]上記成分組成が、質量%で、Cu:0.20%以下、Ni:0.20%以下、及びB:0.005%以下の少なくとも1種を含む、[5]に記載の部品。 [6] The component according to [5], wherein the component composition contains at least one of Cu: 0.20% or less, Ni: 0.20% or less, and B: 0.005% or less in mass%. ..

[7]上記成分組成が、質量%で、Nb:0.05%以下、及びTi:0.10%以下の少なくとも1種を含む、[5]又は[6]に記載の部品。 [7] The component according to [5] or [6], wherein the component composition contains at least one of Nb: 0.05% or less and Ti: 0.10% or less in mass%.

[8]中央部において、吸収エネルギーvE20が43J/cm2以上である、[5]〜[7]のいずれか1つに記載の部品。[8] The component according to any one of [5] to [7], wherein the absorbed energy vE20 is 43 J / cm 2 or more in the central portion.

本発明に係る鋼では、所定の成分組成を有するとともに、Cr、Si、Mnのバランスを適正化するとともに、円相当径が所定の値である硫化物系介在物のうち、さらに硫化物中のCaモル数の割合が所定の値である硫化物系介在物の割合を適正化している。このため、本発明に係る鋼では、焼入れ性、靭性、表面起点剥離寿命、及び曲げ疲労強度の全てを改善することができる。 In the steel according to the present invention, among the sulfide-based inclusions having a predetermined component composition, optimizing the balance of Cr, Si, and Mn, and having a circle-equivalent diameter having a predetermined value, further in the sulfide. The ratio of sulfide-based inclusions in which the ratio of the number of Ca moles is a predetermined value is optimized. Therefore, in the steel according to the present invention, all of hardenability, toughness, surface origin peeling life, and bending fatigue strength can be improved.

観察領域内のSEM像の明度分布の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows an example of the brightness distribution of the SEM image in an observation area schematically. 観察領域内のSEM像の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows an example of the SEM image in an observation area schematically. 調質熱処理の温度と時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature and time of a tempering heat treatment.

以下、本発明に至る発明者らの知見、並びに、本発明に係る鋼、その製造方法、及び部品の製造方法に関する実施形態(本実施形態)について詳述する。なお、以下では、各元素の含有量の「%」は「質量%」を意味する。 Hereinafter, the findings of the inventors leading to the present invention, and an embodiment (the present embodiment) relating to the steel, the manufacturing method thereof, and the manufacturing method of the parts according to the present invention will be described in detail. In the following, "%" of the content of each element means "mass%".

<本発明者らの知見>
本発明者らは、焼入れ性、靭性、表面起点剥離寿命、及び曲げ疲労強度の全てを改善した鋼、及びこのような鋼を用いて製造された部品を提供するため、鋭意、検討した。即ち、本発明者らは、鋼の成分組成の影響、特に、Si、Mn、Cr、及び、Caが、浸炭処理後の浸炭部品の表面起点剥離寿命及び曲げ疲労強度に及ぼす影響について調査・検討した。その結果、本発明者らは、曲げ疲労強度、表面起点剥離寿命、焼入れ性及び靭性、について、次の知見を得るに至った。
<Knowledge of the present inventors>
The present inventors have diligently studied to provide steels having improved hardenability, toughness, surface origin peeling life, and bending fatigue strength, and parts manufactured using such steels. That is, the present inventors investigated and examined the influence of the composition of steel, particularly the influence of Si, Mn, Cr, and Ca on the surface origin peeling life and bending fatigue strength of carburized parts after carburizing treatment. did. As a result, the present inventors have obtained the following findings regarding bending fatigue strength, surface origin peeling life, hardenability and toughness.

(a)曲げ疲労強度について
浸炭軸受用鋼において、高い曲げ疲労強度を確保するためには、浸炭異常層である粒界酸化層及び不完全焼入れ層の層厚を薄くする必要があるが、酸化性元素のなかで、特に、Si、Mn、及び、Crにおいて、量バランスを適正化することで、浸炭異常層である粒界酸化層及び不完全焼入れ層の層厚を薄くすることができる。
(A) Bending fatigue strength In order to ensure high bending fatigue strength in carburized bearing steel, it is necessary to reduce the thickness of the grain boundary oxide layer and the incompletely hardened layer, which are abnormal carburizing layers. Among the sex elements, especially in Si, Mn, and Cr, by optimizing the amount balance, the layer thicknesses of the intergranular oxide layer and the incompletely hardened layer, which are abnormal carburizing layers, can be reduced.

具体的には、下記式(1)で定義するFn1が0.20〜0.65であれば、粒界酸化層及び不完全焼入れ層の層厚を薄くすることができる。
Fn1=4.2×[Cr]/(7.0×[Si]+16.0×[Mn])・・・(1)
[元素]:元素の質量%
Specifically, when Fn1 defined by the following formula (1) is 0.20 to 0.65, the layer thicknesses of the intergranular oxide layer and the incompletely hardened layer can be reduced.
Fn1 = 4.2 x [Cr] / (7.0 x [Si] + 16.0 x [Mn]) ... (1)
[Element]: Mass% of element

Fn1:0.20〜0.65
Fn1が0.20未満であると、浸炭異常層の層厚が厚くなり、高い曲げ疲労強度を確保することが困難になるので、Fn1は0.20以上とする。好ましくは0.25、さらに好ましくは0.30以上である。一方、Fn1が0.65を超えると、同様に、浸炭異常層の層厚が厚くなり、高い曲げ疲労強度を確保することが困難になるので、Fn1は0.65以下とする。好ましくは0.60、さらに好ましくは0.55以下である。
Fn1: 0.25 to 0.65
If Fn1 is less than 0.20, the thickness of the abnormal carburized layer becomes thick and it becomes difficult to secure high bending fatigue strength. Therefore, Fn1 is set to 0.20 or more. It is preferably 0.25, more preferably 0.30 or more. On the other hand, when Fn1 exceeds 0.65, the thickness of the abnormal carburized layer becomes thick and it becomes difficult to secure high bending fatigue strength. Therefore, Fn1 is set to 0.65 or less. It is preferably 0.60, more preferably 0.55 or less.

(b)表面起点剥離寿命について
硫化物系介在物は、通常、高温で変形し易いので、熱間加工時に容易に変形して延伸する。延伸した硫化物系介在物は、浸炭軸受部品の使用環境下において疲労起点となり、表面起点剥離寿命が短くなる。それ故、表面起点剥離寿命を延ばすには、高温における硫化物系介在物の変形抵抗を高めることが有効である。
(B) Surface-origin peeling life Since sulfide-based inclusions are usually easily deformed at high temperatures, they are easily deformed and stretched during hot working. The stretched sulfide-based inclusions become a fatigue starting point in the usage environment of the carburized bearing component, and the surface starting point peeling life is shortened. Therefore, in order to extend the surface origin peeling life, it is effective to increase the deformation resistance of the sulfide-based inclusions at high temperature.

即ち、高温における硫化物系介在物の変形抵抗を高めると、熱間加工時に硫化物系介在物が延伸し難くなり、球状を維持するので、硫化物系介在物が疲労起点となり難い。 That is, if the deformation resistance of the sulfide-based inclusions at a high temperature is increased, the sulfide-based inclusions are less likely to stretch during hot working and maintain a spherical shape, so that the sulfide-based inclusions are less likely to become a fatigue starting point.

Caを含まない硫化物よりもCaを含む硫化物の方が、変形抵抗が大きい。このため、硫化物系介在物にCaを固溶させれば、即ちMnSのMnをCaに置換すれば、結果として高温での変形抵抗が高くなる。MnSのMnがCaに置換された硫化物を(Mn,Ca)Sとする。具体的には、酸素濃度を極力低下させた状態で二次精錬を行い、硫化物介在物を、(Mn,Ca)Sが主となるようにすることで、各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有することができる。 The deformation resistance of the sulfide containing Ca is larger than that of the sulfide containing Ca. Therefore, if Ca is dissolved in the sulfide-based inclusions, that is, if Mn of MnS is replaced with Ca, the deformation resistance at high temperature increases as a result. Let (Mn, Ca) S be a sulfide in which Mn of MnS is replaced with Ca. Specifically, the total number of moles in each sulfide is increased by performing secondary refining in a state where the oxygen concentration is lowered as much as possible so that the sulfide inclusions are mainly (Mn, Ca) S. It can contain 1.0 mol% or more of Ca.

このようにCaを固溶させた硫化物系介在物は、熱間加工後でも球状を維持することができるので、アスペクト比(硫化物系介在物の長径/短径)が小さい。具体的には、Caを各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上含む硫化物系介在物は、Caを各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%未満しか含まない硫化物系介在物よりも熱間加工後のアスペクト比が小さく、その9割についてはアスペクト比が3以下である。なお、実験の結果、Caの各硫化物中の総モル数に対する上限値は50モル%であることが判明している。 Since the sulfide-based inclusions in which Ca is dissolved in this way can maintain a spherical shape even after hot working, the aspect ratio (major axis / minor axis of the sulfide-based inclusions) is small. Specifically, the sulfide-based inclusions containing Ca in an amount of 1.0 mol% or more based on the total number of moles in each sulfide are less than 1.0 mol% based on the total number of moles of Ca in each sulfide. The aspect ratio after hot working is smaller than that of sulfide-based inclusions that do not contain it, and 90% of them have an aspect ratio of 3 or less. As a result of the experiment, it has been found that the upper limit of the total number of moles of Ca in each sulfide is 50 mol%.

本発明者らは、上記知見に基づき、浸炭軸受用鋼中の硫化物系介在物が、下記式(2)で定義するFn2が0.50〜1.00であれば、硫化物系介在物の熱間加工時の変形抵抗が高くなり、浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命が延びることを見いだした。 Based on the above findings, the present inventors consider that if the sulfide-based inclusions in the carburized bearing steel have Fn2 defined by the following formula (2) of 0.50 to 1.00, the sulfide-based inclusions. It was found that the deformation resistance during hot working is increased and the surface origin peeling life of carburized bearing parts is extended.

Fn2=A1/A2 ・・・(2)
A1:4.0mm2の総面積の観察領域における各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有し、かつ、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
A2:4.0mm2の総面積の観察領域における、円相当径が1.0μm以上の
硫化物系介在物の総面積(μm2
Fn2 = A1 / A2 ・ ・ ・ (2)
A1: A sulfide-based interposition containing 1.0 mol% or more of Ca with respect to the total number of moles in each sulfide in the observation region having a total area of 4.0 mm 2 and having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more. Total area of objects (μm 2 )
A2: The equivalent circle diameter in the observation area with a total area of 4.0 mm 2 is 1.0 μm or more.
Total area of sulfide-based inclusions (μm 2 )

Fn2(=A1/A2):0.50〜1.00
Fn2は、熱間加工後の浸炭軸受用鋼中の硫化物系介在物のアスペクト比に係る指標である。Fn2が0.50以下であれば、熱間加工時、硫化物系介在物が延伸し、熱間加工後の硫化物系介在物のアスペクト比が大きくなる。
Fn2 (= A1 / A2): 0.50 to 1.00
Fn2 is an index related to the aspect ratio of sulfide-based inclusions in steel for carburized bearings after hot working. When Fn2 is 0.50 or less, the sulfide-based inclusions are stretched during hot working, and the aspect ratio of the sulfide-based inclusions after hot working becomes large.

熱間加工後の硫化物系介在物のアスペクト比が大きくなると、浸炭処理後の浸炭軸受部品の使用環境下で、硫化物系介在物が疲労起点となり、表面起点剥離寿命が短くなるので、Fn2は0.50以上とする。好ましくは0.55以上、より好ましくは0.60以上である。Fn2の上限は、定義から1.00である。
(C)焼入れ性及び靱性について
従来、浸炭軸受用の鋼について、曲げ疲労強度又は表面起点剥離寿命を改善しながら、焼入れ性又は靱性を保つことは困難であった。曲げ疲労強度又は表面起点剥離寿命を改善すると、焼入れ性又は靱性が低下する問題点があった。
本発明者らは、所定の成分組成、(1)式及び(2)式を満たす本実施形態に係る鋼が、浸炭処理後の部品において、曲げ疲労強度又は表面起点剥離寿命を改善しながら、焼入れ性及び靱性にも優れていることを見出した。
焼入れ性に優れるとは、焼入れ後、部品の表面から500μm以下においてHRCの硬さが22以上となることをいう。
靱性に優れるとは、中央部において、吸収エネルギーvE20が43J/cm2以上であることをいう。
When the aspect ratio of the sulfide-based inclusions after hot working becomes large, the sulfide-based inclusions become the starting point of fatigue under the usage environment of the carburized bearing parts after the carburizing treatment, and the surface starting point peeling life is shortened. Is 0.50 or more. It is preferably 0.55 or more, more preferably 0.60 or more. The upper limit of Fn2 is 1.00 by definition.
(C) Hardenability and toughness Conventionally, it has been difficult to maintain hardenability or toughness of steel for carburized bearings while improving bending fatigue strength or surface origin peeling life. When the bending fatigue strength or the surface origin peeling life is improved, there is a problem that the hardenability or toughness is lowered.
The present inventors have found that the steel according to the present embodiment satisfying the predetermined component composition, the formulas (1) and (2), improves the bending fatigue strength or the surface origin peeling life in the part after the carburizing treatment. It was found that it is also excellent in hardenability and toughness.
Excellent hardenability means that the hardness of HRC is 22 or more at 500 μm or less from the surface of the part after quenching.
Excellent toughness means that the absorbed energy vE20 is 43 J / cm2 or more in the central portion.

<鋼>
[成分組成]
(必須元素)
C:0.10〜0.30%
Cは、鋼の焼入れ性を高め、焼入れ後の鋼材の芯部の強度及び靭性を高める元素である。また、Cは、浸炭処理後の浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命を伸ばす作用をなす元素である。
<Steel>
[Ingredient composition]
(Required element)
C: 0.10 to 0.30%
C is an element that enhances the hardenability of steel and enhances the strength and toughness of the core of the steel material after quenching. Further, C is an element having an action of extending the surface origin peeling life of the carburized bearing component after the carburizing treatment.

Cが0.10%未満であると、添加効果が十分に得られないので、Cは0.10%以上とする。好ましくは0.13%以上、より好ましくは0.15%以上である。一方、Cが0.30%を超えると、靭性が低下するので、Cは0.30%以下とする。好ましくは0.29%以下、より好ましくは0.28%以下、さらに好ましくは0.25%以下である。 If C is less than 0.10%, the addition effect cannot be sufficiently obtained, so C is set to 0.10% or more. It is preferably 0.13% or more, more preferably 0.15% or more. On the other hand, if C exceeds 0.30%, the toughness decreases, so C is set to 0.30% or less. It is preferably 0.29% or less, more preferably 0.28% or less, still more preferably 0.25% or less.

Si:0.01〜0.25%
Siは、脱酸剤として機能する他、焼入れ性の向上に寄与する元素である。また、Siは、焼戻し軟化抵抗を高め、高温下での鋼の軟化を抑制する作用をなす元素である。しかし、Siは酸化性元素であり、量が増大すると、浸炭ガス中の微量のH2O及び/又はCO2によって選択酸化されて、浸炭異常層である粒界酸化層及び不完全焼入層の層厚が厚くなり、曲げ疲労強度が低下する。
Si: 0.01-0.25%
Si is an element that not only functions as an antacid but also contributes to the improvement of hardenability. Further, Si is an element that increases temper softening resistance and suppresses softening of steel at high temperatures. However, Si is an oxidizing element, and when the amount is increased, it is selectively oxidized by a small amount of H 2 O and / or CO 2 in the carburized gas, and the grain boundary oxide layer and the incompletely hardened layer which are abnormal carburizing layers The layer thickness becomes thicker and the bending fatigue strength decreases.

Siが0.01%未満であると、添加効果が十分に得られないので、Siは0.01%以上とする。好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.06%以上である。一方、Siが0.25%を超えると、浸炭異常層である粒界酸化層及び不完全焼入層の層厚が厚くなり、曲げ疲労強度が低下するので、Siは0.25%以下とする。好ましくは0.20%以下、より好ましくは0.15%以下である。 If Si is less than 0.01%, the addition effect cannot be sufficiently obtained, so Si is set to 0.01% or more. It is preferably 0.03% or more, more preferably 0.06% or more. On the other hand, when Si exceeds 0.25%, the thickness of the intergranular oxide layer and the incompletely hardened layer, which are abnormal carburizing layers, becomes thick and the bending fatigue strength decreases, so that Si is 0.25% or less. To do. It is preferably 0.20% or less, more preferably 0.15% or less.

Mn:0.20〜1.50%
Mnは、脱酸剤として機能する他、焼入れ性の向上に寄与する元素である。しかし、Mnは、Siと同様に酸化性元素であり、量が増大すると、浸炭ガス中の微量のH2O及び/又はCO2によって選択酸化されて、浸炭異常層である粒界酸化層及び不完全焼入層の層厚が厚くなり、曲げ疲労強度が低下する。
Mn: 0.25 to 1.50%
Mn is an element that not only functions as an antacid but also contributes to the improvement of hardenability. However, Mn is an oxidizing element like Si, and when the amount increases, it is selectively oxidized by a trace amount of H 2 O and / or CO 2 in the carburized gas, and the grain boundary oxide layer which is an abnormal carburizing layer and The incompletely hardened layer becomes thicker and the bending fatigue strength decreases.

Mnが0.20%未満であると、添加効果が十分に得られないので、Mnは0.20%以上とする。好ましくは0.30%以上、より好ましくは0.40%以上である。一方、Mnが1.50%を超えると、硬さが上昇して、被削性が著しく低下するとともに、浸炭異常層の層厚が厚くなり、曲げ疲労強度が著しく低下するので、Mnは1.50%以下とする。好ましくは1.48%以下、より好ましくは1.30%以下、さらに好ましくは1.10%以下である。 If Mn is less than 0.20%, the addition effect cannot be sufficiently obtained, so Mn is set to 0.20% or more. It is preferably 0.30% or more, more preferably 0.40% or more. On the other hand, when Mn exceeds 1.50%, the hardness increases, the machinability decreases significantly, the thickness of the abnormal carburized layer increases, and the bending fatigue strength decreases significantly. Therefore, Mn is 1. .50% or less. It is preferably 1.48% or less, more preferably 1.30% or less, still more preferably 1.10% or less.

P:0.001〜0.015%
Pは、不純物元素であり、結晶粒界に偏析し、鋼の靭性及び浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命を阻害する元素である。
P: 0.001 to 0.015%
P is an impurity element, which segregates at grain boundaries and inhibits the toughness of steel and the surface origin peeling life of carburized bearing parts.

Pが0.015%を超えると、鋼の靭性及び浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命が著しく低下するので、Pは0.015%以下とする。好ましくは0.013%以下、より好ましくは0.010%以下である。Pは、少ないほうが好ましいが、0.001%未満に低減すると製造コストが上昇するので、Pは0.001%以上とする。好ましくは0.003%以上である。 If P exceeds 0.015%, the toughness of the steel and the surface origin peeling life of the carburized bearing component are significantly reduced, so P is set to 0.015% or less. It is preferably 0.013% or less, more preferably 0.010% or less. It is preferable that P is as small as possible, but if it is reduced to less than 0.001%, the manufacturing cost increases, so P is set to 0.001% or more. It is preferably 0.003% or more.

S:0.001〜0.010%
Sは、不純物元素であり、硫化物を形成し、鋼の靭性と冷間鍛造性を阻害するとともに、浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命を阻害する元素である。
S: 0.001 to 0.010%
S is an impurity element, which forms sulfide, inhibits the toughness and cold forging property of steel, and inhibits the surface origin peeling life of carburized bearing parts.

Sが0.010%を超えると、鋼の靭性と冷間鍛造性が著しく低下するとともに、浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命が著しく低下するので、Sは0.010%以下とする。好ましくは0.008%以下、より好ましくは0.005%以下である。Sは、少ないほうが好ましいが、0.001%未満に低減すると、製造コストが上昇するので、Sは0.001%以上とする。好ましくは0.002%以上、より好ましくは0.003以上、さらに好ましくは0.005%以上である。 When S exceeds 0.010%, the toughness and cold forging property of the steel are remarkably lowered, and the surface origin peeling life of the carburized bearing component is remarkably lowered. Therefore, S is set to 0.010% or less. It is preferably 0.008% or less, more preferably 0.005% or less. It is preferable that S is small, but if it is reduced to less than 0.001%, the manufacturing cost increases, so S is set to 0.001% or more. It is preferably 0.002% or more, more preferably 0.003 or more, still more preferably 0.005% or more.

Cr:0.50〜2.00%
Crは、焼入れ性を高める他、焼戻し軟化抵抗を高め、高温下での鋼の軟化を抑制する作用をなす元素である。しかし、Crは、Si及びMnと同様に酸化性元素であり、量が増大すると、浸炭ガス中の微量のH2O及び/又はCO2によって選択酸化されて、浸炭異常層である粒界酸化層及び不完全焼入層の層厚が厚くなり、曲げ疲労強度が低下する。
Cr: 0.50 to 2.00%
Cr is an element that enhances hardenability, enhances temper softening resistance, and suppresses softening of steel at high temperatures. However, Cr is an oxidizing element like Si and Mn, and when the amount is increased, it is selectively oxidized by a trace amount of H 2 O and / or CO 2 in the carburized gas, and grain boundary oxidation which is an abnormal carburized layer The layer thickness of the layer and the incompletely hardened layer becomes thicker, and the bending fatigue strength decreases.

Crが0.50%未満であると、添加効果が十分に得られないので、Crは0.50%以上とする。好ましくは0.70%以上、より好ましくは0.90%以上である。一方、Crが2.00%を超えると、硬さが上昇し、被削性が著しく低下するとともに、浸炭異常層の層厚が厚くなり、曲げ疲労強度が著しく低下するので、Crは2.00%以下とする。好ましくは1.98%以下、より好ましくは1.80%以下、さらに好ましくは1.60%以下である。 If Cr is less than 0.50%, the addition effect cannot be sufficiently obtained, so Cr is set to 0.50% or more. It is preferably 0.70% or more, more preferably 0.90% or more. On the other hand, when Cr exceeds 2.00%, the hardness increases, the machinability decreases remarkably, the thickness of the abnormal carburized layer becomes thick, and the bending fatigue strength decreases remarkably. It shall be 00% or less. It is preferably 1.98% or less, more preferably 1.80% or less, still more preferably 1.60% or less.

Mo:0.10〜0.50%
Moは、焼入れ性を高め、浸炭焼入れ後の表面硬さ、硬化層深さ、及び、芯部硬さの向上と、浸炭部品の強度の確保に寄与する元素である。また、Moは、非酸化性元素であるので、浸炭時に粒界酸化層の層厚を厚くせずに、鋼表面を強靭化し、曲げ疲労強度を高める作用をなす元素である。
Mo: 0.10 to 0.50%
Mo is an element that enhances hardenability, improves surface hardness, hardened layer depth, and core hardness after carburizing and quenching, and contributes to ensuring the strength of carburized parts. Further, since Mo is a non-oxidizing element, it is an element that acts to toughen the steel surface and increase bending fatigue strength without increasing the thickness of the intergranular oxide layer during carburizing.

Moが0.10%未満であると、添加効果が十分に得られないので、Moは0.10%以上とする。好ましくは0.20%以上、より好ましくは0.30%以上である。一方、Moが0.50%を超えると、硬さが上昇し、被削性が著しく低下する。さらに、浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命が低下する。また、製造コストも上昇するので、Moは0.50%以下とする。好ましく0.48%以下、より好ましくは0.45%以下である。 If Mo is less than 0.10%, the addition effect cannot be sufficiently obtained, so Mo is set to 0.10% or more. It is preferably 0.20% or more, more preferably 0.30% or more. On the other hand, when Mo exceeds 0.50%, the hardness increases and the machinability decreases remarkably. Further, the surface origin peeling life of the carburized bearing component is shortened. In addition, since the manufacturing cost also increases, Mo is set to 0.50% or less. It is preferably 0.48% or less, more preferably 0.45% or less.

Al:0.005〜0.100%
Alは、鋼を脱酸する作用をなす元素である。Alが0.005%未満であると、添加効果が十分に得られないので、Alは0.005%以上とする。好ましくは0.010%以上、より好ましくは0.015%以上である。一方、Alが0.100%を超えると、粗大な酸化物が生成し、浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命が短くなるので、Alは0.100%以下とする。好ましく0.070%以下、より好ましくは0.050%以下である。
Al: 0.005 to 0.100%
Al is an element that acts to deoxidize steel. If Al is less than 0.005%, the addition effect cannot be sufficiently obtained, so Al is set to 0.005% or more. It is preferably 0.010% or more, more preferably 0.015% or more. On the other hand, if Al exceeds 0.100%, coarse oxides are generated and the surface origin peeling life of the carburized bearing component is shortened. Therefore, Al is set to 0.100% or less. It is preferably 0.070% or less, more preferably 0.050% or less.

Ca:0.0002〜0.0010%
Caは、硫化物系介在物中に固溶して、硫化物系介在物を球状化する作用をなす元素である。また、Caは、高温における硫化物系介在物の変形抵抗を高め、熱間加工時における硫化物系介在物の延伸を抑制して球状を維持し、浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命を延ばす作用をなす元素である。
Ca: 0.0002 to 0.0010%
Ca is an element that dissolves in sulfide-based inclusions and acts to spheroidize sulfide-based inclusions. In addition, Ca increases the deformation resistance of sulfide-based inclusions at high temperatures, suppresses the elongation of sulfide-based inclusions during hot working, maintains the spherical shape, and prolongs the surface origin peeling life of carburized bearing parts. It is an element that makes up.

Caが0.0002%未満であると、添加効果が十分に得られないので、Caは0.0002%以上とする。好ましくは0.0003%以上、より好ましくは0.0004%以上である。一方、Caが0.0010%を超えると、粗大な酸化物が生成し、浸炭軸受部品の表面起点剥離寿命が短くなるので、Caは0.0010%以下とする。好ましくは0.0009%以下、より好ましくは0.0008%以下である。 If Ca is less than 0.0002%, the addition effect cannot be sufficiently obtained, so Ca is set to 0.0002% or more. It is preferably 0.0003% or more, more preferably 0.0004% or more. On the other hand, if Ca exceeds 0.0010%, coarse oxides are generated and the surface origin peeling life of the carburized bearing component is shortened. Therefore, Ca is set to 0.0010% or less. It is preferably 0.0009% or less, more preferably 0.0008% or less.

N:0.005〜0.025%
Nは、Al、Nb、及び/又は、Tiと結合して、結晶粒の微細化に有効なAlN、NbN、及び/又は、TiNを形成し、曲げ疲労強度の向上に寄与する元素である。
N: 0.005 to 0.025%
N is an element that combines with Al, Nb, and / or Ti to form AlN, NbN, and / or TiN, which are effective for refining crystal grains, and contributes to the improvement of bending fatigue strength.

Nが0.005%未満であると、添加効果が十分に得られないので、Nは0.005%以上とする。好ましくは0.010%以上、より好ましくは0.012%以上である。一方、Nが0.025%を超えると、粗大な窒化物が生成して、靭性及び曲げ疲労強度が低下するので、Nは0.025%以下とする。好ましくは0.022%以下、より好ましくは0.020%以下である。 If N is less than 0.005%, the addition effect cannot be sufficiently obtained, so N is set to 0.005% or more. It is preferably 0.010% or more, more preferably 0.012% or more. On the other hand, if N exceeds 0.025%, coarse nitrides are generated and the toughness and bending fatigue strength are lowered, so N is set to 0.025% or less. It is preferably 0.022% or less, more preferably 0.020% or less.

O(酸素):0.0015%以下
O(酸素)は、酸化物を形成し、強度を阻害するとともに、浸炭軸受部品の曲げ疲労強度及び表面起点剥離寿命を阻害する元素である。
O (oxygen): 0.0015% or less O (oxygen) is an element that forms an oxide and inhibits the strength, as well as the bending fatigue strength and surface origin peeling life of carburized bearing parts.

O(酸素)が0.0015%を超えると、強度、浸炭軸受部品の曲げ疲労強度及び表面起点剥離寿命が低下するので、O(酸素)は0.0015%以下とする。好ましく0.0013%以下、より好ましくは0.0010%以下である。O(酸素)は、少ないほうが好ましいが、O(酸素)を0.0001%以下に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼上、0.0001%が実質的な下限である。 If O (oxygen) exceeds 0.0015%, the strength, bending fatigue strength of carburized bearing parts, and surface origin peeling life decrease, so O (oxygen) should be 0.0015% or less. It is preferably 0.0013% or less, more preferably 0.0010% or less. It is preferable that the amount of O (oxygen) is small, but if the amount of O (oxygen) is reduced to 0.0001% or less, the manufacturing cost increases significantly. Therefore, 0.0001% is a practical lower limit for practical steel.

(選択元素)
本実施形態において、鋼の成分組成は、上記元素の他、鋼の特性の向上のため、さらに、質量%で、(a)Cu:0.20%以下、Ni:0.20%以下、及び、B:0.005%以下の元素群のうちの少なくとも1種、及び、(b)Nb:0.05%以下、及び、Ti:0.10%の元素群のうちの少なくとも1種を含んでもよい。
(Selected element)
In the present embodiment, in addition to the above elements, the composition of the steel is, in terms of mass%, (a) Cu: 0.20% or less, Ni: 0.20% or less, and in order to improve the characteristics of the steel. , B: at least one of the element groups of 0.005% or less, and (b) Nb: 0.05% or less, and Ti: at least one of the element groups of 0.10%. It may be.

(a)群元素
Cu:0.20%以下
Cuは、焼入れ性を高める作用をなす元素である。Cuが0.20%を超えると、熱間加工性が低下するとともに、鋼コストが上昇するので、Cuは0.20%以下が好ましい。より好ましくは0.16%以下である。Cuの添加効果を確実に得る点で、Cuは0.05%以上が好ましい。より好ましくは0.10%以上である。
(a) Group element Cu: 0.20% or less Cu is an element that has the effect of enhancing hardenability. If Cu exceeds 0.20%, the hot workability is lowered and the steel cost is increased. Therefore, Cu is preferably 0.20% or less. More preferably, it is 0.16% or less. Cu is preferably 0.05% or more from the viewpoint of surely obtaining the effect of adding Cu. More preferably, it is 0.10% or more.

Ni:0.20%以下
Niは、焼入れ性の向上の他、靭性の向上に寄与する元素である。また、Niは、非酸化性の元素であり、浸炭時に粒界酸化層の層厚を増大せずに、鋼表面を強靭化する作用をなす元素である。
Ni: 0.20% or less Ni is an element that contributes to the improvement of toughness as well as the improvement of hardenability. Further, Ni is a non-oxidizing element, which acts to toughen the steel surface without increasing the layer thickness of the intergranular oxide layer during carburizing.

Niが0.20%を超えると、添加効果が飽和し、また、鋼コストが上昇するので、Niは0.20%以下が好ましい。より好ましくは0.16%以下である。Niの添加効果を確実に得る点で、Niは0.05%以上が好ましい。より好ましくは0.10%以上である。 If Ni exceeds 0.20%, the addition effect is saturated and the steel cost increases. Therefore, Ni is preferably 0.20% or less. More preferably, it is 0.16% or less. Ni is preferably 0.05% or more in order to surely obtain the effect of adding Ni. More preferably, it is 0.10% or more.

B:0.005%以下
Bは、焼入れ性を高める作用をなす他、焼入れ時、オーステナイト粒界へのPやSの偏析を抑制する作用をなす元素である。Bが0.005%を超えると、BNが生成して、鋼の靭性が低下するので、Bは0.005%以下が好ましい。より好ましくは0.003%以下である。Bの添加効果を確実に得る点で、Bは0.0003%以上が好ましい。より好ましくは0.0005%以上である。
B: 0.005% or less B is an element that not only enhances hardenability but also suppresses segregation of P and S at austenite grain boundaries during quenching. If B exceeds 0.005%, BN is generated and the toughness of the steel is lowered. Therefore, B is preferably 0.005% or less. More preferably, it is 0.003% or less. B is preferably 0.0003% or more in order to surely obtain the effect of adding B. More preferably, it is 0.0005% or more.

(b)群元素
Nb:0.05%以下
Nbは、Nbは、C及び/又はNと結合し、微細な炭化物、窒化物、及び/又は、炭窒化物を形成して結晶粒を微細化し、曲げ疲労強度の向上に寄与する元素である。
(b) Group element Nb: 0.05% or less Nb combines with C and / or N to form fine carbides, nitrides, and / or carbonitrides to refine the crystal grains. , An element that contributes to the improvement of bending fatigue strength.

Nbが0.05%を超えると、熱間延性が著しく低下して、熱間圧延や熱間鍛造時、鋼表面に疵が発生し易くなるとともに、鋼の靭性が低下するので、Nbは0.05%以下が好ましい。より好ましくは0.02%以下である。Nbの添加上効果を確実に得る点で、Nbは0.005%以上が好ましい。より好ましくは0.008%以上である。 If Nb exceeds 0.05%, the hot ductility is remarkably lowered, and defects are likely to occur on the steel surface during hot rolling or hot forging, and the toughness of the steel is lowered, so that Nb is 0. It is preferably 0.05% or less. More preferably, it is 0.02% or less. The Nb is preferably 0.005% or more from the viewpoint of surely obtaining the effect on the addition of Nb. More preferably, it is 0.008% or more.

Ti:0.10%以下
Tiは、微細な炭化物等を形成して結晶粒を微細化し、鋼の強度の向上に寄与する元素である。Tiが0.10%を超えると、鋼の靭性及び曲げ疲労強度が低下するので、Tiは0.10%以下が好ましい。より好ましくは0.08%以下である。Tiの添加効果を確実に得る点で、Tiは0.005%以上が好ましい。より好ましくは0.010%以上である。
Ti: 0.10% or less Ti is an element that forms fine carbides and the like to refine crystal grains and contribute to the improvement of steel strength. If Ti exceeds 0.10%, the toughness and bending fatigue strength of the steel decrease, so Ti is preferably 0.10% or less. More preferably, it is 0.08% or less. Ti is preferably 0.005% or more in order to surely obtain the effect of adding Ti. More preferably, it is 0.010% or more.

(残部)
本実施形態に係る鋼の成分組成について、残部は、Fe及び不純物である。ここで、不純物とは、鋼原料(鉱石、スクラップ等)から及び/又は製鋼過程で不可避的に混入する元素で、本実施形態に係る鋼の特性を阻害しない範囲で許容される元素である。具体的には、Sb、Sn、W、Co、As、Mg、Pb、Bi、及びHがあげられる。なお、Sb、Sn、W、Co、As、Mg、Pb、Bi、及びHは、それぞれ、本願の効果を実現する上で、0.010%、0.10%、0.50%、0.50%、0.005%、0.005%、0.10%、0.10%、及び0.0010%まで含むことを許容できる。
(Remaining)
Regarding the composition of the steel according to the present embodiment, the balance is Fe and impurities. Here, the impurity is an element that is inevitably mixed from the steel raw material (ore, scrap, etc.) and / or in the steelmaking process, and is an element that is allowed within a range that does not impair the characteristics of the steel according to the present embodiment. Specific examples thereof include Sb, Sn, W, Co, As, Mg, Pb, Bi, and H. In addition, Sb, Sn, W, Co, As, Mg, Pb, Bi, and H are 0.010%, 0.10%, 0.50%, and 0, respectively, in realizing the effects of the present application. It is acceptable to include up to 50%, 0.005%, 0.005%, 0.10%, 0.10%, and 0.0010%.

次に、本実施形態に係る鋼の、成分組成に関して、下記式(1)で定義するFn1、及び、本実施形態に係る鋼の、硫化物系介在物に関して、下記式(2)で定義するFn2について詳細に説明する。
なお、本明細書において、硫化物系介在物は、MnS、(Mn,Ca)S、CaS、FeSであると考えられる。FeSの存在量は微量である。計算上FeSを考慮する。
Next, the composition of the steel according to the present embodiment is defined by the following formula (1), and the sulfide-based inclusions of the steel according to the present embodiment are defined by the following formula (2). Fn2 will be described in detail.
In this specification, the sulfide-based inclusions are considered to be MnS, (Mn, Ca) S, CaS, and FeS. The abundance of FeS is very small. Consider FeS in the calculation.

Fn1:0.20〜0.65
本実施形態に係る鋼の成分組成においては、下記式(1)で定義するFn1を0.20〜0.65とする。
Fn1=4.2×[Cr]/(7.0×[Si]+16.0×[Mn])・・・(1)
なお、式(1)中のかっこ内には元素の質量%が導入される。
Fn1: 0.25 to 0.65
In the composition of the steel according to the present embodiment, Fn1 defined by the following formula (1) is set to 0.25 to 0.65.
Fn1 = 4.2 x [Cr] / (7.0 x [Si] + 16.0 x [Mn]) ... (1)
The mass% of the element is introduced in the parentheses in the formula (1).

Fn1は、浸炭異常層の層厚に係る指標である。Fn1が0.20未満である(Si量が過度に多い)と粒界酸化層等が厚くなる。また、Fn1が0.65を超える(Cr量が過度に多い)と浸炭ガス中の微量のH2O及び/又はCO2によってCrが選択酸化される。このため、これらの場合には、いずれも、浸炭異常層の層厚が増大して、曲げ疲労強度が低下するので、Fn1は0.20以上であり、Fn1は0.65以下である。Fn1は好ましくは0.25以上、より好ましくは0.3以上である。Fn1は好ましくは0.60以下、より好ましくは0.55以下である。Fn1 is an index related to the layer thickness of the abnormal carburized layer. When Fn1 is less than 0.20 (the amount of Si is excessively large), the intergranular oxide layer and the like become thick. Further, when Fn1 exceeds 0.65 (the amount of Cr is excessively large), Cr is selectively oxidized by a trace amount of H 2 O and / or CO 2 in the carburized gas. Therefore, in each of these cases, the layer thickness of the abnormal carburized layer increases and the bending fatigue strength decreases, so that Fn1 is 0.20 or more and Fn1 is 0.65 or less. Fn1 is preferably 0.25 or more, more preferably 0.3 or more. Fn1 is preferably 0.60 or less, more preferably 0.55 or less.

Fn2:0.50〜1.00
本発明鋼の硫化物系介在物については、下記式(2)で定義するFn2を0.50〜1.00とする。
Fn2=A1/A2 ・・・(2)
A1:4.0mm2の総面積の観察領域における、各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有し、かつ、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
A2:4.0mm2の総面積の観察領域における、円相当径が1.0μm以上の
硫化物系介在物の総面積(μm2
Fn2: 0.50 to 1.00
For the sulfide-based inclusions of the steel of the present invention, Fn2 defined by the following formula (2) is set to 0.50 to 1.00.
Fn2 = A1 / A2 ・ ・ ・ (2)
A1: A sulfide system containing 1.0 mol% or more of Ca with respect to the total number of moles in each sulfide in the observation region having a total area of 4.0 mm 2 and having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more. Total area of inclusions (μm 2 )
A2: The equivalent circle diameter in the observation area with a total area of 4.0 mm 2 is 1.0 μm or more.
Total area of sulfide-based inclusions (μm 2 )

Fn2(=A1/A2)は、熱間加工後の硫化物系介在物のアスペクト比に係る指標である。Fn2が0.50未満であると、アスペクト比の大きい硫化物系介在物の割合が大きくなる。 Fn2 (= A1 / A2) is an index related to the aspect ratio of sulfide-based inclusions after hot working. When Fn2 is less than 0.50, the proportion of sulfide-based inclusions having a large aspect ratio increases.

アスペクト比の大きい硫化物系介在物は、浸炭処理後の浸炭軸受部品の使用環境下で疲労起点となり、表面起点剥離寿命を阻害するので、アスペクト比の大きい硫化物系介在物の割合を低減するため、Fn2は0.5以上である。Fn2は好ましくは0.55以上、より好ましくは0.60以上である。Fn2は、その定義から1.00以下である。 Sulfide-based inclusions with a large aspect ratio become fatigue starting points in the usage environment of carburized bearing parts after carburizing treatment, and hinder the peeling life from the surface origin. Therefore, the proportion of sulfide-based inclusions having a large aspect ratio is reduced. Therefore, Fn2 is 0.5 or more. Fn2 is preferably 0.55 or more, more preferably 0.60 or more. Fn2 is 1.00 or less by its definition.

Fn2は、次の方法で求める。棒状又は線状の鋼の直径を含む圧延方向に平行な断面の表面から1/10d-7/16dの領域を観察対象領域とする。ここでは鋼の直径をdと示す。 Fn2 is obtained by the following method. The region 1 / 10d-7 / 16d from the surface of the cross section parallel to the rolling direction including the diameter of the rod-shaped or linear steel is set as the observation target region. Here, the diameter of the steel is shown as d.

圧延方向に平行な断面である観察対象領域をダイヤモンドで鏡面研磨し被検面とする。被検面の硫化物系介在物を、SEM(走査型電子顕微鏡)で特定する。具体的には、500倍の倍率で被検面内の任意の観察領域を100箇所選択する。すなわち観察領域は、観察対象領域を鏡面研磨した被検面の任意の領域を500倍の倍率で観察する領域のことをいう。観察領域の総面積は少なくとも4.0mm2とする。観察領域の総面積は4.0mm2超であっても良い。なお、被検面は、観察領域の総面積が少なくとも4.0mmを満たす様に作成されていれば足り、被検面自体の大きさは特に特定しない。The observation target area, which has a cross section parallel to the rolling direction, is mirror-polished with diamond to prepare the surface to be inspected. Sulfide-based inclusions on the surface to be inspected are identified by SEM (scanning electron microscope). Specifically, 100 arbitrary observation areas in the test surface are selected at a magnification of 500 times. That is, the observation region refers to an region in which an arbitrary region of the test surface whose observation target region is mirror-polished is observed at a magnification of 500 times. The total area of the observation area shall be at least 4.0 mm 2 . The total area of the observation area may be more than 4.0 mm 2 . It is sufficient that the test surface is created so that the total area of the observation area satisfies at least 4.0 mm 2, and the size of the test surface itself is not particularly specified.

各観察領域において、SEMで観察される反射電子像のコントラストに基づいて、硫化物系介在物を特定する。反射電子像では、観察領域がグレースケール画像で表示される。反射電子像内におけるFe母材、硫化物系介在物、酸化物系介在物のコントラストはそれぞれ異なる。 In each observation region, sulfide-based inclusions are identified based on the contrast of the reflected electron image observed by SEM. In the backscattered electron image, the observation area is displayed as a grayscale image. The contrasts of the Fe base material, sulfide-based inclusions, and oxide-based inclusions in the backscattered electron image are different.

硫化物系介在物を示す明度(複数階調)の数値範囲を、SEM及びEDS(エネルギー分散型X線マイクロアナライザー)によって予め決定しておく。以下、予め硫化物系介在物を示す明度と決定された数値範囲を基準範囲という。観察領域において、明度が基準範囲内の領域を決定する。以下、明度が基準範囲内の領域を硫化物領域という。 The numerical range of the brightness (multiple gradations) indicating the sulfide-based inclusions is determined in advance by SEM and EDS (energy dispersive X-ray microanalyzer). Hereinafter, the numerical range determined in advance as the brightness indicating the sulfide-based inclusions is referred to as a reference range. In the observation area, the area where the brightness is within the reference range is determined. Hereinafter, the region whose brightness is within the reference range is referred to as a sulfide region.

図1に、観察領域内のSEM像の明度分布の一例を模式的に示す。図1において、縦軸は観察領域中の面積割合(%)であり、横軸は明度である。図1中、領域R1は、酸化物系介在物の領域を示し、領域R2は硫化物系介在物の領域を示し、領域R3はFe母材の領域を示す。 FIG. 1 schematically shows an example of the brightness distribution of the SEM image in the observation area. In FIG. 1, the vertical axis is the area ratio (%) in the observation area, and the horizontal axis is the brightness. In FIG. 1, region R1 shows a region of oxide-based inclusions, region R2 shows a region of sulfide-based inclusions, and region R3 shows a region of Fe base material.

図1中のB1〜B2を明度の基準範囲とし、基準範囲B1〜B2の領域を、観察領域から選択する。図2に、観察領域内のSEM像の一例を模式的に示す。図2中、硫化物領域X1〜X4は、基準範囲B1〜B2の明度を有する領域であり、該領域は、硫化物系介在物の領域に相当する。 B1 to B2 in FIG. 1 are set as the reference range of brightness, and the region of the reference range B1 to B2 is selected from the observation area. FIG. 2 schematically shows an example of an SEM image in the observation area. In FIG. 2, the sulfide regions X1 to X4 are regions having the brightness of the reference ranges B1 to B2, and the regions correspond to regions of sulfide-based inclusions.

図2において、介在物Y1〜Y3中の領域Z1〜Z3は、酸化物系介在物の領域に相当する。つまり、介在物Y1〜Y3は、硫化物系介在物及び酸化物系介在物からなる複合介在物である。 In FIG. 2, the regions Z1 to Z3 in the inclusions Y1 to Y3 correspond to the regions of the oxide-based inclusions. That is, inclusions Y1 to Y3 are composite inclusions composed of sulfide-based inclusions and oxide-based inclusions.

次に、特定された硫化物領域X1〜X4の円相当径を算出する。円相当径とは、硫化物領域の面積を、同じ面積を有する円に換算した場合における円の直径である。硫化物領域X1〜X4の円相当径を算出する際、それぞれの硫化物領域内に存在する酸化物系介在物(図2におけるZ1〜Z3の領域)の面積を除いて算出する。100箇所の観察領域(総面積4.0mm2)において、算出した円相当径が1.0μm以上となる硫化物領域の総面積(μm2)をA2と定義する。Next, the circle-equivalent diameters of the specified sulfide regions X1 to X4 are calculated. The circle-equivalent diameter is the diameter of a circle when the area of the sulfide region is converted into a circle having the same area. When calculating the equivalent circle diameter of the sulfide regions X1 to X4, the area of oxide-based inclusions (regions Z1 to Z3 in FIG. 2) existing in each sulfide region is excluded. In 100 observation regions (total area 4.0 mm 2 ), the total area (μm 2 ) of the sulfide region where the calculated equivalent circle diameter is 1.0 μm or more is defined as A2.

次に、各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有し、かつ、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積A1を次の方法で求める。上記100箇所の観察領域(総面積4.0mm2)において、円相当径が1.0μm以上の硫化物領域を、EDSにより定量分析する。定量分析した硫化物領域のうち、各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有する硫化物系介在物の領域を特定する。Next, the total area A1 of the sulfide-based inclusions containing 1.0 mol% or more of Ca with respect to the total number of moles in each sulfide and having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more is obtained by the following method. Ask. In the above 100 observation regions (total area 4.0 mm 2 ), sulfide regions having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more are quantitatively analyzed by EDS. Among the sulfide regions analyzed quantitatively, regions of sulfide-based inclusions containing 1.0 mol% or more of Ca with respect to the total number of moles in each sulfide are specified.

硫化物系介在物中のCaをEDSで定量分析する際、半定量的な分析方法を用いる。観察領域中には、単独の硫化物系介在物が存在するだけではなく、前述のとおり、硫化物系介在物と酸化物系介在物を含む複合介在物も存在する。 When quantitatively analyzing Ca in sulfide-based inclusions by EDS, a semi-quantitative analysis method is used. In the observation region, not only a single sulfide-based inclusion is present, but also a composite inclusion containing a sulfide-based inclusion and an oxide-based inclusion is also present as described above.

SEM像により特定された硫化物領域が複合介在物の硫化物系介在物である場合を想定する。この場合、硫化物系介在物を狙って、EDS装置から電子を入射しても、硫化物系介在物だけでなく、硫化物系介在物に隣接する酸化物系介在物にも入射電子が当る場合がある。 It is assumed that the sulfide region identified by the SEM image is a sulfide-based inclusion of a composite inclusion. In this case, even if electrons are incident from the EDS device aiming at the sulfide-based inclusions, the incident electrons hit not only the sulfide-based inclusions but also the oxide-based inclusions adjacent to the sulfide-based inclusions. In some cases.

このような場合、分析結果には、硫化物系介在物だけではなく、酸化物系介在物の分析値も含まれる。酸化物系介在物は、Ca酸化物である可能性がある。この問題を避けるため、半定量的な測定方法を採用する。半定量的な測定方法は次のとおりである。以下に示す含有量はモル%である。 In such a case, the analysis result includes not only the analysis value of the sulfide-based inclusions but also the analysis value of the oxide-based inclusions. The oxide-based inclusions may be Ca oxides. To avoid this problem, a semi-quantitative measurement method is adopted. The semi-quantitative measurement method is as follows. The content shown below is mol%.

EDS定量分析で測定した硫化物系介在物中のS含有量とMn含有量を比較する。EDS定量分析では、介在物毎に介在物の全体が入る領域で測定を行い、5kVの電圧で20nmのビーム直径を用い100nmピッチで行った。
(i)S含有量がMn含有量以下の場合
SはCaと比べてMnとの結合力が強いため、分析した硫化物領域のSは、MnSとして形成されており、Caは含まれていない。つまり(Ca,Mn)Sは存在せず、分析した硫化物領域の面積は(2)式のA1に含まれない。
Mn含有量からS含有量を差し引いた差分値のMn(下記[Mn]*)は、酸化物系介在物に含まれていると算出される。
[Mn]*=Mn含有量―S含有量 ・・・(A)式
The S content and the Mn content in the sulfide-based inclusions measured by EDS quantitative analysis are compared. In the EDS quantitative analysis, the measurement was performed in the region where the entire inclusions enter for each inclusion, and the measurement was performed at a voltage of 5 kV and a beam diameter of 20 nm at a pitch of 100 nm.
(I) When the S content is Mn content or less Since S has a stronger binding force with Mn than Ca, S in the analyzed sulfide region is formed as MnS and does not contain Ca. .. That is, (Ca, Mn) S does not exist, and the area of the analyzed sulfide region is not included in A1 of equation (2).
The difference value Mn (hereinafter [Mn] *) obtained by subtracting the S content from the Mn content is calculated to be contained in the oxide-based inclusions.
[Mn] * = Mn content-S content ... Formula (A)

(ii)S含有量がMn含有量を超える場合
Ca含有量が、下記(B)式の[S]*量より多い場合、[S]*に相当するCaが、(Ca,Mn)Sとして硫化物領域に含まれていると算出される。下記(C)式の[Ca]*量はCaOとして酸化物を形成している。よって、[Ca]*は分析した硫化物領域のモル数から除外される。
Ca含有量が、下記(B)式の[S]*量より少ない場合、[S]*量のSがFeと結合してFeSが形成されている。この場合、Ca含有量は、(Ca,Mn)Sとして硫化物領域に含まれている。
[S]*=S含有量―Mn含有量 ・・・(B)式
[Ca]*=Ca含有量―[S]* ・・・(C)式
(Ii) When the S content exceeds the Mn content When the Ca content is greater than the [S] * amount in the following formula (B), the Ca corresponding to [S] * is designated as (Ca, Mn) S. It is calculated that it is contained in the sulfide region. The amount of [Ca] * in the following formula (C) forms an oxide as CaO. Therefore, [Ca] * is excluded from the number of moles of the analyzed sulfide region.
When the Ca content is less than the [S] * amount of the following formula (B), the [S] * amount of S is combined with Fe to form FeS. In this case, the Ca content is contained in the sulfide region as (Ca, Mn) S.
[S] * = S content-Mn content ... (B) formula [Ca] * = Ca content- [S] * ... (C) formula

以上の半定量的な測定方法により、円相当径が1.0μm以上の硫化物領域中のCa含有量を特定する。そして、各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有し、かつ、円相当径が1.0μm以上の硫化物領域の総面積(μm2)を求め、求めた総面積をA1と定義する。A1を算出する場合も、硫化物領域内に存在する酸化物系介在物(図2におけるZ1〜Z3の領域)の面積は除いて算出する。By the above semi-quantitative measurement method, the Ca content in the sulfide region having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more is specified. Then, the total area (μm 2 ) of the sulfide region containing 1.0 mol% or more of Ca with respect to the total number of moles in each sulfide and having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more was obtained and obtained. The total area is defined as A1. When calculating A1, the area of oxide-based inclusions (regions Z1 to Z3 in FIG. 2) existing in the sulfide region is excluded from the calculation.

以上の方法により算出した総面積A1及び総面積A2を用いて、Fn2を求める。
本発明の鋼とは、浸炭軸受用の鋼である。通常、棒鋼や線材が浸炭軸受用の鋼として用いられている。一般に流通される棒鋼の直径は16mmから200mmであり、線材の直径は4mmから20mmである。本発明の実施形態に係る鋼を、直径が16mmから200mmの棒鋼、又は直径が4mmから20mm線材と規定しても良い。
Fn2 is obtained using the total area A1 and the total area A2 calculated by the above method.
The steel of the present invention is a steel for carburized bearings. Usually, steel bars and wires are used as steel for carburized bearings. Generally distributed steel bars have a diameter of 16 mm to 200 mm and wire rods have a diameter of 4 mm to 20 mm. The steel according to the embodiment of the present invention may be defined as a steel bar having a diameter of 16 mm to 200 mm or a wire rod having a diameter of 4 mm to 20 mm.

<鋼の製造方法>
次に、本発明鋼を製造する製造方法の一例について説明する。
<Steel manufacturing method>
Next, an example of a manufacturing method for manufacturing the steel of the present invention will be described.

上記成分組成を有し、かつ、上記式(1)を満たす溶鋼を連続鋳造して鋳片にする。Caは、Al添加の後にタンディッシュへ挿入前の溶鋼へワイヤー添加する。Al添加後にCa添加することで、粗大なCa酸化物が生成し難くなり、タンディッシュへ挿入前の溶鋼へワイヤー添加することで、溶鋼中で晶出する粗大な(Mn,Ca)S量を低減でき、過飽和に固溶したCaが存在することで、凝固時に微細な(Mn,Ca)Sを晶出しやすくなり、上記式(2)を満たすことが可能となる。なお、微細なCaO、CaSは微細な(Mn,Ca)Sに先立ててできても良い。溶鋼を、造塊法でインゴット(鋼塊)にしてもよい。 Molten steel having the above composition and satisfying the above formula (1) is continuously cast into slabs. Ca is wire-added to the molten steel after Al addition and before insertion into the tundish. By adding Ca after adding Al, it becomes difficult to generate coarse Ca oxide, and by adding a wire to the molten steel before insertion into the tundish, the amount of coarse (Mn, Ca) S crystallized in the molten steel is reduced. Since it can be reduced and the presence of supersaturated solid-dissolved Ca makes it easier to crystallize fine (Mn, Ca) S during solidification, it becomes possible to satisfy the above formula (2). The fine CaO and CaS may be formed prior to the fine (Mn, Ca) S. The molten steel may be made into an ingot (steel ingot) by an ingot forming method.

鋳片又はインゴットを熱間加工して鋼片を製造する。例えば、分塊圧延により、鋳片又はインゴットを鋼片にする。鋼片を熱間加工して、棒鋼又は線材等の浸炭軸受用鋼材を製造する。熱間加工は、熱間圧延でもよいし、熱間鍛造(熱間鍛伸等)でもよい。製造した浸炭軸受用鋼材に対し、必要に応じ、焼準処理や球状化焼鈍処理を施してもよい。以上の工程により、浸炭軸受用鋼を製造する。 Steel pieces are manufactured by hot working slabs or ingots. For example, by block rolling, the slab or ingot is made into a steel piece. Hot-worked steel pieces to produce steel for carburized bearings such as steel bars or wires. The hot working may be hot rolling or hot forging (hot forging or the like). The manufactured steel material for carburized bearings may be subjected to a normalizing treatment or a spheroidizing annealing treatment, if necessary. Steel for carburized bearings is manufactured by the above steps.

<部品の製造方法>
本実施形態に係る鋼を用いて部品(例えば、浸炭軸受)を製造する方法の一例は、次のとおりである。即ち、まず、本実施形態に係る鋼を所定の形状に加工して中間品を製造する。加工方法は、例えば、切削加工に代表される機械加工である。
<Manufacturing method of parts>
An example of a method for manufacturing a part (for example, a carburized bearing) using the steel according to the present embodiment is as follows. That is, first, the steel according to the present embodiment is processed into a predetermined shape to produce an intermediate product. The processing method is, for example, machining typified by cutting.

次に、中間品に対し、浸炭処理を実施する。浸炭処理は、周知の条件で実施すればよい。浸炭処理における焼入れ条件、焼戻し条件を、周知の方法で適宜調整して、部品の表面硬さ、表面C濃度等を適宜調整する。 Next, the intermediate product is carburized. The carburizing treatment may be carried out under well-known conditions. The quenching conditions and tempering conditions in the carburizing treatment are appropriately adjusted by a well-known method, and the surface hardness, surface C concentration, etc. of the parts are appropriately adjusted.

以上の工程により、(浸炭軸受)部品を製造することができる。本実施形態に係る鋼を用いて周知の浸炭処理により製造した部品は、焼入れ性、靱性、表面起点剥離寿命及び曲げ疲労強度に優れるものである。 By the above steps, (carburized bearing) parts can be manufactured. The parts manufactured by the well-known carburizing treatment using the steel according to the present embodiment are excellent in hardenability, toughness, surface origin peeling life and bending fatigue strength.

本実施形態に係る部品の製造方法により得られた部品については、その浸炭層の厚みが表面から0.5〜2.0mmとなっている。浸炭層の厚みが0.5mm以上となっていることで、表面起点剥離寿命が向上することができる。一方、2.0mm以上とするためには、浸炭時間が長くなってしまいコストが高くなる。浸炭層の厚みは0.5〜2.0mmとなっていることが好ましい。 The thickness of the carburized layer of the parts obtained by the method for manufacturing the parts according to the present embodiment is 0.5 to 2.0 mm from the surface. When the thickness of the carburized layer is 0.5 mm or more, the surface origin peeling life can be improved. On the other hand, in order to make it 2.0 mm or more, the carburizing time becomes long and the cost becomes high. The thickness of the carburized layer is preferably 0.5 to 2.0 mm.

このようにして得られた部品は、その中央部における吸収エネルギーvE20が43J/cm2以上であり、優れた靭性を有するものである。
部品の形状は、部品の種類により異なるため、一様に部品の形状から中央部を定義することは困難である。そこで、中央部を、部品への形状加工前の浸炭処理後の素材に対して定義する。中央部とは、部品への形状加工前の浸炭処理後の素材において、圧延方向と平行な断面において、表面から2/5Tから3/5Tの範囲を意味する。ここで、Tは素材の厚みを意味する。なお、部品を解析した場合、上記中央部を認定することは可能である。
The component thus obtained has an absorbed energy vE20 of 43 J / cm 2 or more in the central portion thereof and has excellent toughness.
Since the shape of the part differs depending on the type of the part, it is difficult to uniformly define the central portion from the shape of the part. Therefore, the central portion is defined for the material after the carburizing treatment before the shape processing of the parts. The central portion means a range of 2 / 5T to 3 / 5T from the surface of the material after carburizing before shaping the part in a cross section parallel to the rolling direction. Here, T means the thickness of the material. When the parts are analyzed, it is possible to certify the central part.

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、本発明は種々の条件を採用し得るものである。 Next, an example of the present invention will be described. The conditions in the examples are one condition example adopted for confirming the feasibility and effect of the present invention, and the present invention is described in this one condition example. It is not limited. Various conditions can be adopted in the present invention as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.

<実施例1>
[棒鋼の作製]
表1に示す各成分組成を有する溶鋼を、300kg真空溶解炉で製造し、インゴットに鋳造した。インゴットを1150℃で30分加熱した後、仕上げ温度が950℃以上となるように熱間鍛造して、直径60mmの棒鋼を作製した。
<Example 1>
[Making steel bars]
Molten steel having each component composition shown in Table 1 was produced in a 300 kg vacuum melting furnace and cast into an ingot. The ingot was heated at 1150 ° C. for 30 minutes and then hot forged so that the finishing temperature was 950 ° C. or higher to prepare a steel bar having a diameter of 60 mm.

Figure 0006801782
Figure 0006801782

直径60mmの棒鋼の一部を切断し、切断した棒鋼に熱間鍛造を施して、直径30mmの棒鋼を製造した。これらの棒鋼を1250℃で12時間保持してから室温まで放冷し、さらに、925℃×1時間の加熱保持を行い、次いで、室温まで放冷した。 A part of a steel bar having a diameter of 60 mm was cut, and the cut steel bar was hot forged to produce a steel bar having a diameter of 30 mm. These steel bars were held at 1250 ° C. for 12 hours and then allowed to cool to room temperature, further heated and held at 925 ° C. for 1 hour, and then allowed to cool to room temperature.

[棒鋼を用いた各種評価]
焼準後の棒鋼(直径60mm及び直径30mm)を用いて、以下に示すように、介在物評価試験、焼入れ性評価試験、靭性評価試験、表面起点剥離寿命評価試験、及び回転曲げ疲労強度評価試験を行った。
[Various evaluations using steel bars]
Using the steel bars after normalizing (diameter 60 mm and diameter 30 mm), inclusion evaluation test, hardenability evaluation test, toughness evaluation test, surface origin peeling life evaluation test, and rotary bending fatigue strength evaluation test, as shown below. Was done.

(介在物評価試験)
介在物評価試験は、次の方法で実施した。直径30mmの棒鋼から、棒鋼の圧延方向と平行な面の表面から3.00〜13.12mmの位置を観察した。圧延方向と平行な観察面をダイヤモンドで鏡面研磨した。鏡面研磨後の観察面の硫化物系介在物を上述の方法で特定し、各試験番号でのFn2(=A1/A2)を求めた。このFn2に関する結果を、Fn1の計算結果とともに、表2に示す。
(Contains evaluation test)
The inclusion evaluation test was carried out by the following method. From a steel bar having a diameter of 30 mm, a position of 3.00 to 13.12 mm was observed from the surface of the surface parallel to the rolling direction of the steel bar. The observation surface parallel to the rolling direction was mirror-polished with diamond. The sulfide-based inclusions on the observation surface after mirror polishing were identified by the above method, and Fn2 (= A1 / A2) at each test number was determined. The results related to Fn2 are shown in Table 2 together with the calculation results of Fn1.

(焼入れ性評価試験)
焼入れ性評価試験は、次の方法で実施した。直径30mmの棒鋼から、フランジ付きの直径25mm、長さ100mmのジョミニー試験片を、機械加工により作製した。各試験番号の試験片に対し、JIS G 0561(2011)に準拠したジョミニー試験を実施した。なお、焼入れ温度は950℃とし、棒鋼1〜32については6時間かけて処理した。
(Hardenability evaluation test)
The hardenability evaluation test was carried out by the following method. A Jominy test piece with a flange having a diameter of 25 mm and a length of 100 mm was produced from a steel bar having a diameter of 30 mm by machining. A jominy test conforming to JIS G 0561 (2011) was performed on the test pieces of each test number. The quenching temperature was 950 ° C., and the steel bars 1-32 were treated over 6 hours.

試験後、水冷端から11mm位置での硬さJ11を測定し、測定した硬さJ11で焼入れ性を評価した。硬さ試験は、先端半径0.2 mmかつ先端角120度のダイヤモンド円錐の圧子を使い150 kgfの条件で測定した。硬さJ11がロックウェル硬さHRCで22以上の場合、焼入れ性が高いと判断した(表2中「合格」)。硬さJ11がロックウェル硬さHRCで22未満の場合、焼入れ性が低いと判断した(表2中「不合格」)。この結果を表2に併記する。After the test, the hardness J 11 at a position 11 mm from the water-cooled end was measured, and the hardenability was evaluated by the measured hardness J 11 . The hardness test was measured under the condition of 150 kgf using a diamond cone indenter with a tip radius of 0.2 mm and a tip angle of 120 degrees. When the hardness J 11 was 22 or more in Rockwell hardness HRC, it was judged that the hardenability was high (“pass” in Table 2). When the hardness J 11 was less than 22 in Rockwell hardness HRC, it was judged that the hardenability was low (“Failed” in Table 2). The results are also shown in Table 2.

(靭性評価試験)
靭性評価試験を次の方法で実施した。直径30mmの棒鋼に、図3に示すヒートパターンの調質熱処理を施した。具体的には、直径30mmの棒鋼を900℃で4時間保持し、次いで、油焼入れを実施した(図3中「OQ」)。油焼入れ後の棒鋼に、さらに、180℃で2時間保持する焼戻し処理を施し、次いで、空冷した(図3中「AC」)。
(Toughness evaluation test)
The toughness evaluation test was carried out by the following method. A steel bar having a diameter of 30 mm was subjected to a heat treatment for tempering the heat pattern shown in FIG. Specifically, a steel bar having a diameter of 30 mm was held at 900 ° C. for 4 hours, and then oil quenching was carried out (“OQ” in FIG. 3). The oil-quenched steel bars were further subjected to a tempering treatment of holding at 180 ° C. for 2 hours, and then air-cooled (“AC” in FIG. 3).

上記調質熱処理を施した棒鋼から、Vノッチを有するシャルピー試験片をVノッチ側の表面の幅方向中心が1/8D′の位置になるように作製した。各試験番号のシャルピー試験片について、JIS Z 2242(2009)に準拠したシャルピー衝撃試験を室温で実施した。ここでD′は上記調質熱処理を施した棒鋼の直径を示す。 A Charpy test piece having a V notch was prepared from the steel bar subjected to the temper heat treatment so that the center of the surface on the V notch side in the width direction was at the position of 1 / 8D'. The Charpy impact test according to JIS Z 2242 (2009) was carried out at room temperature for the Charpy test pieces of each test number. Here, D'indicates the diameter of the steel bar that has undergone the heat treatment.

試験で得た吸収エネルギーを、切欠き部の原断面積(試験前の試験片の切欠き部の断面積)で除して、衝撃値vE20(J/cm2)を求めた。衝撃値vE20が43J/cm2以上の場合、靭性が高いと判断した(表2中「合格」)。衝撃値vE20が43J/cm2未満の場合、靭性が低いと判断した(表2中「不合格」)。この結果を表2に併記する。The absorbed energy obtained in the test was divided by the original cross-sectional area of the notch (the cross-sectional area of the notch of the test piece before the test) to obtain the impact value vE 20 (J / cm 2 ). When the impact value vE 20 was 43 J / cm 2 or more, it was judged that the toughness was high (“pass” in Table 2). When the impact value vE 20 was less than 43 J / cm 2 , it was judged that the toughness was low (“Fail” in Table 2). The results are also shown in Table 2.

(表面起点剥離寿命評価試験)
表面起点剥離寿命評価試験を次の方法で実施した。直径60mmの棒鋼から、直径60mm、厚さ5.5mmの円板状の粗試験片を作製した。粗試験片の厚さ(5.5mm)は、棒鋼の長手方向に相当する。
(Surface origin peeling life evaluation test)
The surface origin peeling life evaluation test was carried out by the following method. A disk-shaped rough test piece having a diameter of 60 mm and a thickness of 5.5 mm was prepared from a steel bar having a diameter of 60 mm. The thickness of the rough test piece (5.5 mm) corresponds to the longitudinal direction of the steel bar.

各試験番号の粗試験片に対し、炭素当量が0.8mass%のガス雰囲気中950℃で6時間の浸炭処理後(浸炭条件A)または炭素当量が0.8mass%のガス雰囲気中950℃で3時間の浸炭処理(浸炭条件B)、60℃の油中で焼入れを行い、直ちに150℃で1.5時間焼き戻し後放冷させて、浸炭軸受部品を模擬した試験片を作製した。次いで、作製した試験片の表面を、遊離砥粒(研磨剤)を含んだ状態で摺動運動させ、転がり接触面を微少切削しながら研磨するラッピング加工を実施して転動疲労試験片とした。 For the rough test piece of each test number, after carburizing treatment at 950 ° C. in a gas atmosphere having a carbon equivalent of 0.8 mass% for 6 hours (carburizing condition A) or at 950 ° C. in a gas atmosphere having a carbon equivalent of 0.8 mass%. Carburizing treatment for 3 hours (carburizing condition B), quenching in oil at 60 ° C., immediately tempering at 150 ° C. for 1.5 hours and then allowing to cool, produced a test piece simulating a carburized bearing part. Next, the surface of the produced test piece was slid with free abrasive grains (abrasive), and a rolling fatigue test piece was obtained by performing a wrapping process in which the rolling contact surface was finely cut and polished. ..

スラスト型の転動疲労試験機を用いて、転動疲労試験を実施した。試験時における最大接触面圧を5.0GPaとし、繰返し速度を1800cpm(cycle per minute)とした。試験時に使用した潤滑油には、異物として、ガスアトマイズ粉を混入した。ガスアトマイズ粉は、ビッカース硬さ750Hvの高速度鋼を用いてガスアトマイズにより微細粉末にし、100〜180μmの粒度に分級し作成した。ガスアトマイズ粉の混入量は潤滑油に対して0.02%とした。ビッカース硬さは、測定荷重10kgfで任意の5点平均値を用いた。試験時に使用する鋼球として、JIS G 4805(2008)に規定されたSUJ2の調質材を用いた。 A rolling fatigue test was carried out using a thrust type rolling fatigue tester. The maximum contact surface pressure at the time of the test was 5.0 GPa, and the repetition rate was 1800 cpm (cycle per minute). Gas atomizing powder was mixed as a foreign substance in the lubricating oil used at the time of the test. The gas atomized powder was made into a fine powder by gas atomizing using a high-speed steel having a Vickers hardness of 750 Hv, and classified into a particle size of 100 to 180 μm. The amount of gas atomizing powder mixed was 0.02% with respect to the lubricating oil. For the Vickers hardness, an arbitrary 5-point average value was used with a measured load of 10 kgf. As the steel ball used in the test, the tempered material of SUJ2 specified in JIS G 4805 (2008) was used.

転動疲労試験結果をワイブル確率紙上にプロットし、10%破損確率を示すL10寿命を「表面起点剥離寿命」と定義した。異物混入という過酷な使用環境下(本試験)において、L10寿命が7.0×105以上であれば、表面起点剥離寿命に優れると判断した(表2「合格」)。L10寿命が7.0×105未満であれば、表面起点剥離寿命が短いと判断した(表2中「不合格」)。この結果を表2に併記する。The rolling fatigue test results were plotted on a Weibull probability paper, and the L10 life showing a 10% breakage probability was defined as the "surface origin peeling life". Harsh use environments of contamination in (this study), L10 life if 7.0 × 10 5 or more, it is determined that excellent surface origin flaking life (Table 2 "pass"). If L10 life is less than 7.0 × 10 5, surface-originated flaking life is determined that a short (in Table 2, "fail"). The results are also shown in Table 2.

(回転曲げ疲労強度評価試験)
回転曲げ疲労強度評価試験を次の方法で実施した。直径30mmの棒鋼から、平行部の直径と長さが、それぞれ、8mmと25mmで、肩部の半径が12mmの小野式回転曲げ疲労試験片を作製した。小野式回転曲げ疲労試験片の長手方向は、棒鋼の長手方向に相当する。
(Rotary bending fatigue strength evaluation test)
The rotary bending fatigue strength evaluation test was carried out by the following method. Ono-type rotary bending fatigue test pieces having parallel portions having diameters and lengths of 8 mm and 25 mm and shoulder radii of 12 mm were prepared from steel bars having a diameter of 30 mm. The longitudinal direction of the Ono-type rotary bending fatigue test piece corresponds to the longitudinal direction of the steel bar.

各試験番号の小野式回転曲げ疲労試験片に浸炭処理すなわち、炭素当量が0.8mass%のガス雰囲気中950℃で6時間の浸炭処理後(浸炭条件A)または炭素当量が0.8mass%のガス雰囲気中950℃で3時間の浸炭処理(浸炭条件B)、60℃の油中で焼入れを行い、直ちに150℃で1.5時間焼き戻し後放冷させて、浸炭軸受部品を模擬した試験片を作製した。 The Ono type rotary bending fatigue test piece of each test number is carburized, that is, after carburizing for 6 hours at 950 ° C. in a gas atmosphere having a carbon equivalent of 0.8 mass% (carburizing condition A) or a carbon equivalent of 0.8 mass%. Carburizing treatment at 950 ° C for 3 hours in a gas atmosphere (carburizing condition B), quenching in oil at 60 ° C, immediately tempering at 150 ° C for 1.5 hours and then allowing to cool, a test simulating carburized bearing parts Pieces were made.

小野式回転曲げ疲労試験における試験本数は各7本とし、通常の方法によって、常温大気中で試験を行い、繰返し数1.0×107まで破断しなかったうちで最も高い応力を「回転曲げ疲労強度」とした。回転曲げ疲労強度が800MPa以上であれば、曲げ疲労強度に優れると判断した(表2中「合格」)。回転曲げ疲労強度が800MPa未満であれば、曲げ疲労強度が劣ると判断した(表2中「不合格」)。この結果を表2に併記する。Ono and rotary bending fatigue test number in the test are present each 7, by conventional methods, were tested at room temperature in air, "rotating bending the highest stress among that did not break up repeated several 1.0 × 10 7 "Fatigue strength". When the rotational bending fatigue strength was 800 MPa or more, it was judged that the bending fatigue strength was excellent (“Pass” in Table 2). If the rotational bending fatigue strength was less than 800 MPa, it was judged that the bending fatigue strength was inferior (“Fail” in Table 2). The results are also shown in Table 2.

そして、以上の試験結果(焼入れ性評価試験、靭性評価試験、表面起点剥離寿命評価試験、及び回転曲げ疲労強度評価試験)の全ての試験が合格の棒鋼1〜17について総合評価として「合格」とする一方、これらの試験結果のうちの少なくとも1つが不合格の棒鋼18〜32については総合評価として「不合格」とした。この結果を表2に併記する。 Then, all of the above test results (hardenability evaluation test, toughness evaluation test, surface origin peeling life evaluation test, and rotary bending fatigue strength evaluation test) are passed as a comprehensive evaluation of steel bars 1 to 17 as "pass". On the other hand, the steel bars 18 to 32 in which at least one of these test results failed was evaluated as "failed" as a comprehensive evaluation. The results are also shown in Table 2.

Figure 0006801782
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表1、2から明らかなように、本願所定の成分を有し、Fn1が0.20〜0.65であり、かつ、Fn2が0.50〜1.00である、棒鋼1〜17について、焼入れ性評価試験、靭性評価試験、表面起点剥離寿命評価試験、及び回転曲げ疲労強度評価試験のいずれについても、優れた結果が得られていることが判る。 As is clear from Tables 1 and 2, the steel bars 1 to 17 having the components specified in the present application, having Fn1 of 0.25 to 0.65 and Fn2 of 0.50 to 1.00. It can be seen that excellent results are obtained in all of the hardenability evaluation test, the toughness evaluation test, the surface origin peeling life evaluation test, and the rotary bending fatigue strength evaluation test.

これに対し、本願所定の成分、並びに本願所定のFn1(0.20〜0.65)及びFn2(0.50〜1.00)の少なくとも1つを満たさない棒鋼18〜31について、焼入れ性評価試験、靭性評価試験、表面起点剥離寿命評価試験、及び回転曲げ疲労強度評価試験のいずれかについて、優れた結果が得られていないことが判る。以下に、各比較例についての結果を個別具体的に併記する。 On the other hand, hardenability evaluation of steel bars 18 to 31 which do not satisfy at least one of the components specified in the present application and Fn1 (0.20 to 0.65) and Fn2 (0.50 to 1.00) specified in the present application is evaluated. It can be seen that excellent results have not been obtained in any of the test, the toughness evaluation test, the surface origin peeling life evaluation test, and the rotational bending fatigue strength evaluation test. The results of each comparative example are described below in detail.

棒鋼18については、C濃度が低く、焼入れ性(J11)が小さいために、曲げ疲労強度が低くなっている。The steel bar 18 has a low C concentration and a low hardenability (J 11 ), so that the bending fatigue strength is low.

棒鋼19については、C濃度が高いために、靭性が低くなっている。 The toughness of the steel bar 19 is low due to the high C concentration.

棒鋼20については、Si濃度が高いために、曲げ疲労強度が低くなっている。 As for the steel bar 20, the bending fatigue strength is low because the Si concentration is high.

棒鋼21については、Mn濃度が低く、焼入れ性(J11)が小さいために、曲げ疲労強度が低くなっている。The steel bar 21 has a low Mn concentration and a low hardenability (J 11 ), so that the bending fatigue strength is low.

棒鋼22については、Mn濃度が高いために、曲げ疲労強度が低くなっている。 As for the steel bar 22, the bending fatigue strength is low because the Mn concentration is high.

棒鋼23については、Cr濃度が低いために、表面起点剥離寿命と曲げ疲労強度がいずれも低くなっている。 Since the Cr concentration of the steel bar 23 is low, both the surface origin peeling life and the bending fatigue strength are low.

棒鋼24については、Cr濃度が高いために、曲げ疲労強度が低くなっている。 As for the steel bar 24, the bending fatigue strength is low because the Cr concentration is high.

棒鋼25については、Mo濃度が低いために、表面起点剥離寿命と曲げ疲労強度がいずれも低くなっている。 Since the Mo concentration of the steel bar 25 is low, both the surface origin peeling life and the bending fatigue strength are low.

棒鋼26については、Mo濃度が高いために、表面起点剥離寿命が低くなっている。 Since the Mo concentration of the steel bar 26 is high, the surface origin peeling life is short.

棒鋼27については、Nb濃度が高いために、靭性が低くなっている。 The toughness of the steel bar 27 is low due to the high Nb concentration.

棒鋼28、29については、Ca濃度が低くFn2が低いために、表面起点剥離寿命が低くなっている。 As for the steel bars 28 and 29, the Ca concentration is low and Fn2 is low, so that the surface origin peeling life is short.

棒鋼30については、Fn1が低いために、曲げ疲労強度が低くなっている。 The bending fatigue strength of the steel bar 30 is low because Fn1 is low.

棒鋼31については、Fn1が高いために、曲げ疲労強度が低くなっている。 As for the steel bar 31, the bending fatigue strength is low because Fn1 is high.

棒鋼32については、本願所定の成分を有し、Fn1が0.20〜0.65であり、かつ、Fn2が0.50〜1.00であるが浸炭不足であったため、表面起点剥離寿命及び曲げ疲労強度が得られていないことが判る。 The steel bar 32 had the components specified in the present application, Fn1 was 0.25 to 0.65, and Fn2 was 0.50 to 1.00, but the carburizing was insufficient, so that the surface origin peeling life and It can be seen that the bending fatigue strength is not obtained.

Claims (8)

成分組成が、質量%で、
C :0.10〜0.30%、
Si:0.01〜0.25%、
Mn:0.20〜1.50%、
P :0.001〜0.015%、
S :0.001〜0.010%、
Cr:0.50〜2.00%、
Mo:0.10〜0.50%、
Al:0.005〜0.100%、
Ca:0.0002〜0.0010%、
N :0.005〜0.025%、
O :0.0015%以下、
Cu:0〜0.20%、
Ni:0〜0.20%
B :0〜0.005%
Nb:0〜0.05%
Ti:0〜0.10%
残部:Fe及び不純物であり、
下記式(1)で定義するFn1が0.20〜0.65であり、
下記式(2)で定義するFn2が0.50〜1.00である
ことを特徴とする鋼。
Fn1=4.2×[Cr]/(7.0×[Si]+16.0×[Mn])・・・(1)
[元素]:元素の質量%
Fn2=A1/A2 ・・・(2)
A1:4.0mm2の総面積の観察領域における、各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有し、かつ、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
A2:4.0mm2の総面積の観察領域における、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
Ingredient composition is mass%,
C: 0.10 to 0.30%,
Si: 0.01-0.25%,
Mn: 0.25 to 1.50%,
P: 0.001 to 0.015%,
S: 0.001 to 0.010%,
Cr: 0.50 to 2.00%,
Mo: 0.10 to 0.50%,
Al: 0.005 to 0.100%,
Ca: 0.0002 to 0.0010%,
N: 0.005 to 0.025%,
O: 0.0015% or less,
Cu: 0-0.20%,
Ni: 0 to 0.20%
B: 0 to 0.005%
Nb: 0-0.05%
Ti: 0 to 0.10%
Remaining: Fe and impurities,
Fn1 defined by the following equation (1) is 0.25 to 0.65.
A steel characterized in that Fn2 defined by the following formula (2) is 0.50 to 1.00.
Fn1 = 4.2 x [Cr] / (7.0 x [Si] + 16.0 x [Mn]) ... (1)
[Element]: Mass% of element
Fn2 = A1 / A2 ・ ・ ・ (2)
A1: A sulfide system containing 1.0 mol% or more of Ca with respect to the total number of moles in each sulfide in the observation region having a total area of 4.0 mm 2 and having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more. Total area of inclusions (μm 2 )
A2: Total area of sulfide-based inclusions with a circular equivalent diameter of 1.0 μm or more (μm 2 ) in the observation area with a total area of 4.0 mm 2.
前記成分組成が、質量%で、Cu:0.20%以下、Ni:0.20%以下、及びB:0.005%以下の少なくとも1種を含む、請求項1に記載の鋼。 The steel according to claim 1, wherein the component composition contains at least one of Cu: 0.20% or less, Ni: 0.20% or less, and B: 0.005% or less in mass%. 前記成分組成が、質量%で、Nb:0.05%以下、及びTi:0.10%以下の少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載の鋼。 The steel according to claim 1 or 2, wherein the component composition contains at least one of Nb: 0.05% or less and Ti: 0.10% or less in mass%. 棒鋼である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋼。 The steel according to any one of claims 1 to 3, which is a steel bar. 表面から500μm以上の深さ領域において、
成分組成が、質量%で、
C :0.10〜0.30%、
Si:0.01〜0.25%、
Mn:0.20〜1.50%、
P :0.001〜0.015%、
S :0.001〜0.010%、
Cr:0.50〜2.00%、
Mo:0.10〜0.50%、
Al:0.005〜0.100%、
Ca:0.0002〜0.0010%、
N :0.005〜0.025%、
O :0.0015%、
Cu:0〜0.20%、
Ni:0〜0.20%
B :0〜0.005%
Nb:0〜0.05%
Ti:0〜0.10%
残部:Fe及び不純物であり、
下記式(1)で定義するFn1が0.20〜0.65であり、
下記式(2)で定義するFn2が0.50〜1.00であり、
表面起点剥離寿命及び曲げ疲労強度に優れた、ことを特徴とする部品。
Fn1=4.2×[Cr]/(7.0×[Si]+16.0×[Mn])・・・(1)
[元素]:元素の質量%
Fn2=A1/A2 ・・・(2)
A1:4.0mm2の総面積の観察領域における、各硫化物中の総モル数に対し1.0モル%以上のCaを含有し、かつ、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
A2:4.0mm2の総面積の観察領域における、円相当径が1.0μm以上の硫化物系介在物の総面積(μm2
In a depth region of 500 μm or more from the surface
Ingredient composition is mass%,
C: 0.10 to 0.30%,
Si: 0.01-0.25%,
Mn: 0.25 to 1.50%,
P: 0.001 to 0.015%,
S: 0.001 to 0.010%,
Cr: 0.50 to 2.00%,
Mo: 0.10 to 0.50%,
Al: 0.005 to 0.100%,
Ca: 0.0002 to 0.0010%,
N: 0.005 to 0.025%,
O: 0.0015%,
Cu: 0-0.20%,
Ni: 0 to 0.20%
B: 0 to 0.005%
Nb: 0-0.05%
Ti: 0 to 0.10%
Remaining: Fe and impurities,
Fn1 defined by the following equation (1) is 0.25 to 0.65.
Fn2 defined by the following equation (2) is 0.50 to 1.00.
A component characterized by excellent surface origin peeling life and bending fatigue strength.
Fn1 = 4.2 x [Cr] / (7.0 x [Si] + 16.0 x [Mn]) ... (1)
[Element]: Mass% of element
Fn2 = A1 / A2 ・ ・ ・ (2)
A1: A sulfide system containing 1.0 mol% or more of Ca with respect to the total number of moles in each sulfide in the observation region having a total area of 4.0 mm 2 and having a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more. Total area of inclusions (μm 2 )
A2: Total area of sulfide-based inclusions with a circular equivalent diameter of 1.0 μm or more (μm 2 ) in the observation area with a total area of 4.0 mm 2.
前記成分組成が、質量%で、Cu:0.20%以下、Ni:0.20%以下、及びB:0.005%以下の少なくとも1種を含む、請求項5に記載の部品。 The component according to claim 5, wherein the component composition contains at least one of Cu: 0.20% or less, Ni: 0.20% or less, and B: 0.005% or less in mass%. 前記成分組成が、質量%で、Nb:0.05%以下、及びTi:0.10%以下の少なくとも1種を含む、請求項5又は6に記載の部品。 The component according to claim 5 or 6, wherein the component composition contains at least one of Nb: 0.05% or less and Ti: 0.10% or less in mass%. 中央部において、吸収エネルギーvE20が43J/cm2以上である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の部品。The component according to any one of claims 5 to 7, wherein the absorbed energy vE20 is 43 J / cm 2 or more in the central portion.
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