JPH02294451A - 冷間加工用軸受鋼 - Google Patents

冷間加工用軸受鋼

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JPH02294451A
JPH02294451A JP11659189A JP11659189A JPH02294451A JP H02294451 A JPH02294451 A JP H02294451A JP 11659189 A JP11659189 A JP 11659189A JP 11659189 A JP11659189 A JP 11659189A JP H02294451 A JPH02294451 A JP H02294451A
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Yutaka Kurebayashi
豊 紅林
Kunio Namiki
並木 邦夫
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、冷間加工用軸受鋼に関するもので、例えばこ
ろがり軸受レース、鋼球などの用途に供される鋼材とし
て用いられる. (従来の技術) 軸受の多くは、高C一高Cr系のJ I S−SUJ2
に代表される軸受鋼から製造されており、主に直径30
mmφ以下の小径軸受では切削加工,直径30mmφ以
上の大径軸受では熱間鍛造および切削加工の工程にて製
造されている.小径軸受では圧延丸棒または鋼管パイプ
を球状化焼なまし処理した後に旋盤等の工作機によって
加工する方法が採られている.一方、大径軸受では12
00℃前後の温度域にて鍛造加工してペアリング素材を
製造し、続いて、被削性改善を目的として球状化焼なま
し処理した後に旋盤等の工作機によって加工する。その
後、その加工材に焼入れ、焼もどし処理を施して通常口
ックウエル硬さHRC60以上の硬さとし、最後に研磨
加工、仕上げ加工を行ってベアリングに製造する.これ
らの製造方法に対し冷間加工(例えば冷間鍛造)によっ
て軸受を製造した場合には、 (1)エネルギーの低減
(2)加工歩留りの向上(3)製造コストの低減 等が
可能である.従って軸受の製造において冷間加工は、従
来の製造工程に対して種々の点で優れた加工方法である
. しかし、このような加工を実施する場合には素材を冷間
鍛造したとき、その変形抵抗が小さ《、かつ変形能が大
きい、即ち、割れずに加工ができ、かつ用いる工具の損
耗が小さくなるような材質であることが要求される. (発明が解決しようとする課題) しかしながら、現在の軸受鋼の主流を占めているJ I
S−S[JJ2の場合、一般に、C s S 1の含有
量はそれぞれ、C : 0.95 〜1.1 0wt%
、S i : 0.1 5 〜0.35wt%である.
そのため、冷間加工素材に供するために実施する球状化
焼なまし処理の過程でC%Siが基地中に固溶して材料
の固溶硬化を促進し,その結果、冷間加工性を低下させ
るという難点がある.また、前記球状化焼なまし処理時
に析出する炭化物も、例えば焼なまし処理時の冷却速度
を大にすると、その形状が線形になりやす《、このこと
も冷開成形性を低下する原因になっている。
このような問題は、C%SLの含有量を減ずればある程
度解消することはできる.一般にC%Siの含有量を減
ずれば加工性が向上することは周知の事実であるが、軸
受鋼においては、C.Siはいずれも硬さや強度を確保
するために必須の成分であり、これらの減量は転勤寿命
を短くすることになる. 本発明は、上記したような相矛盾する問題を、各成分の
重量比を後述するように規定することによって解決し、
冷間加工性、転勤寿命のいずれも優れている冷間加工用
軸受鋼を提供することを目的とする. (課題を解決するための手段) 前記課題を解決するための本発明の第1の発明の冷間加
工用軸受鋼は、組成がwt%でC  :0.45〜0.
70% Si:<0.15% Mn:≦0.40% Cr : 0.5(1−2.50% P :≦0.015% B  :0.0005〜0.0100%残部がFeおよ
び不可避的不純物からなり、C、Crの間で0.7≦[
Cr/CI≦5.0を満足し、かつ、Mn%Cr%Bの
間で0.55≦[Mn+cr+ioOB]≦3。50を
満足することを特徴とする. 本発明の第2の発明の冷間加工用軸受鋼は、焼なまし処
理時に析出する炭化物の平均直径が1μm以下、面積率
が25%以下、かつアスペクト比0.5以上のものが5
0%以上含まれていることを特徴とする。ここでアスペ
クト比とは炭化物の短径と長径の比率をいい、アスペク
ト比:A、炭化物の短径:X、炭化物の長径:Yとすれ
ば、次式 A=X/Y  で定義される。
本発明の第3の発明の冷間加工用軸受鋼は、前記組成に
はさらにwt%で Ni:≦1、00% MO:≦0.50% Nb:≦0.30% ■ =≦0,50% のうち1種または2種以上が含まれており、さらに必要
に応じて Pb :≦0.25% S  :≦0.25% Ca :≦0,15% Rem:≦0.15% Te :≦0.030% のうち1種または2種以上を含むことを特徴とする。
本発明の第4の発明の冷間加工用軸受鋼は、前記不可避
的不純物のうち 0 :≦0.0015% Ti:≦0.0020% AI2:≦0.0350% であることを特徴とする。
前述した各成分の下限値および上限値を定めた理由は次
のとおりである。
第1の発明において、Cは、強度を確保するため0.4
5%以上にし、冷間加工性を向上させるために0.70
%以下にした.ロックウエル硬さが61以上の高い硬さ
をもたせるためには、Cは0.55%以上にするのが望
ましい。Siは、冷間加工性を向上させるために0.1
5%未満とした。Mnは、焼入れ性を確保するために添
加し、冷間加工性を向上させるために0.40%以下と
したecrは、転勤寿命を確保するために0. 50%
以上とし、被削性の低下を防止するために250%以下
とした.Pは、冷間加工性を向上させるために0.01
5%以下とした。Bは、焼入れ性を確保するために0.
0005%以上にし、分塊圧延時等の熱間加工性を良好
にするために0.0100%以下にした. CとCrの間で、0.7≦C r / Cとしたのは転
勤寿命を向上させるためであり、C r / C≦5.
0としたのは鋼塊鋳造時に析出する大型炭化物の発生を
抑止するとともにC r / Cの値が5.0を超えた
としても転勤寿命はさほど向上しないためである.また 0,55≦Mn+Cr+100B としたのは焼入れ性を向上するためであり、Mn+Cr
+100B≦3.50 としたのは、冷間加工性を向上させかつ3.50を超え
る量にしても焼入れ性はさほど向上しないためである. 第2の発明において、焼なまし処理時に析出する炭化物
の平均直径および面積率を所定値以下とし、かつアスペ
クト比が0.5以上のものが50%以上含まれることと
したのは、軸受鋼の冷間加工性を向上させるためである
. 第3の発明において、Niは転勤寿命および焼入れ性を
向上させるために添加し、被削性の低下を防止するため
に1。00%以下とした.Moは転勤寿命および焼入れ
性を向上させるために添加し、冷間加工性を防止するた
めに0.50%未満とした.NbおよびVは転動寿命を
向上させるために添加し、それぞれ冷間加工性の低下を
防止するためNbは0.3%以下、■は0.50%以下
とした. 第3の発明において、選択元素としてのpbおよびSは
、それぞれ被削性を向上させるために添加し、冷間加工
性および転勤寿命の低下を防止するために0,25%以
下とした.CaおよびRem(希土類元素)はともに被
削性を向上させるために添加し転勤寿命の低下を防止す
るために0。
15%以下とした.Teは被削性の向上を図るために添
加し、転勤寿命の低下を防止するために0.030%以
下とした. 第4の発明において、0、Ti%AI2を所定%以下と
したのは、鋼材中の介在物を減少させ、転勤寿命の向上
および加工性を向上させるためである. (実施例) 以下、本発明の実施例について説明する.まず各種の軸
受鋼の製造方法について説明する.所定の化学組成をも
つ鋼を真空誘導炉により溶解し,鋳造した。得られたイ
ンゴットを熱間鍛造し、第1図に示す熱処理条件でのも
とて850℃、60分加熱後、焼ならしし、次いで第2
図に示す所定の熱処理条件で球状化焼なましをし、得ら
れた鋼を直径6mm、高さ10mmの円柱状の試験片に
切削加工した. 各種鋼材の化学成分は第1表に示すとおりである。
(以下、余白.) 第1表に示すそれぞれの鋼について、球状焼なまし後の
硬さをロツクウエル硬さ試験により測定した。さらに各
種の試験片から試料を切出し、表面パフ研磨により鏡面
仕上し、腐食液に浸漬して腐食させ、その表面を600
0倍にて電子顕微鏡観察し、画像解析した。その結果、
炭化物の平均直径、炭化物の面積率および、アスペクト
比0.5以上の炭化物量を測定したところ、第2表に示
す結果を得た。
(以下、余白.) 盗コ】一二Lみ上 次いで各種の鋼材について冷間加工性を評価した。第1
の試験は変形抵抗および限界圧縮率を測定することで行
なった。結果は第3表に示すとおりである。
(以下、余白。) ここに「変形抵抗」は、次のようにして求めた.前記所
定サイズの試験片を圧縮変形し、そのときの荷重と試験
片の高さを測定した.変形後の高さをH0としたとき,
歪量εはε=1 2 / H aで表わされ、式f2n
(ε)の値が所定値のときの荷重を断面積で割った値を
変形抵抗とした.「限界圧縮率」は、割れ発生した試験
片の高さをH1としたときの次式 (1−H+ /12)xlOO (%)で求めた値とし
た。
第3表に示されるように、比較例1および2では、変形
抵抗が実施例1〜15に比べ相対的に太き《、かつ限界
圧縮率も実施例1〜15に比べ相対的に小さいことから
、冷間加工性が悪いことが解る.これに対し、実施例1
〜15は,比較例1および2に比べ相対的に冷間加工性
が良好であることが判明した. 次に冷間加工性の評価の第2の試験として割れ発生率を
測定した.この割れ試験の条件は、まず直径30mm、
高さ45mmの円柱状の試験片について、圧縮変形後の
高さをH2としたとき、圧縮率[(1−H寓/45)X
IOOI  (%)が50〜80%の範囲で割れの発生
する確率を求めた.試験は実施例および比較例について
それぞれ10個ずつ行なった.結果は第4表に示すとお
りである. (以下、余白。) 第4表から明らかなように、比較例1および2では、6
0%の圧縮率でそれぞれ割れの発生が確認された.これ
に対し実施例1〜l5では、いずれも圧縮率60%で割
れが発生したものはなかった.これにより、実施例の鋼
材では冷間加工性が良好であることが判明した. k肱二皇ヱλ上 前述した各種の実施例および比較例について転勤寿命を
測定した.試験条件は次のとおりである。
試料  :ラジアル型寿命試験片 (直径12mm、長さ22mm) 試験条件:負荷応力 600kgf/mm”回転速度 
46240rpm 試験片の熱処理条件二球状化焼なまし処理後下記の焼入
れ・焼もどし 焼入れ =850℃×30分 油冷 焼もどし:180℃×60分 空冷 を行なったものを用いた. 得られた試験片のロックウエル硬さ(HRC)および転
動寿命を測定した.その結果は第5表に示すとおりであ
る. 第5表 転勤寿命試験結果 第5表において、転勤寿命は、比較例2の転勤寿命をP
!A準寿命rl.0」とし、これに対するそれぞれの転
勤寿命の比率を示している.なお実施例1〜4について
は未測定である。
第5表から明らかなように、比較例1および2に比べ実
施例5〜15では、相対的に転勤寿命が長いことが判明
した. 次に第2の転勤寿命テストを条件を変えて行なった.前
述した転勤寿命試験と比べ異なる点は、負荷応力を4 
0 0 k g f / m m ”としたことである
.他の試験条件および熱処理条件については前記したも
のと同一条件である。この転勤寿命テストの結果は第6
表に示すとおりであった.(以下、余白.) 第6表 第2の転勤寿命試験結果
【図面の簡単な説明】
第1図は焼なまし工程を表わす熱処理工程図、第2図は
球状化焼なまし工程を表わす熱処理工程図である.

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)組成がwt%で C:0.45〜0.70% Si:<0.15% Mn:≦0.40% Cr:0.50〜2.50% P:≦0.015% B:0.0005〜0.0100% 残部がFeおよび不可避的不純物からなり、C、Crの
    間で、 0.7≦[Cr/C]≦5.0を満足し、 かつ、Mn、Cr、Bの間で、 0.55≦Mn+Cr+100B≦3.50を満足する
    ことを特徴とする冷間加工用軸受鋼。
  2. (2)焼なまし処理時に析出する炭化物の平均直径が1
    μm以下、面積率が25%以下、かつアスペクト比(短
    径/長径)0.5以上のものが50%以上含まれている
    ことを特徴とする請求項1に記載の冷間加工用軸受鋼。
  3. (3)前記組成にはさらにwt%で Ni:≦1.00% Mo:≦0.50% Nb:≦0.30% V:≦0.50% のうち1種または2種以上が含まれており、さらに必要
    に応じて Pb:≦0.25% S:≦0.25% Ca:≦0.15% Rem:≦0.15% Te:≦0.030% のうち1種または2種以上を含む請求項1または2に記
    載の冷間加工用軸受鋼。
  4. (4)前記不可避的不純物のうち O:≦0.0015% Ti:≦0.0020% Al:≦0.0350% である請求項1、2または3のいずれか一項に記載の冷
    間加工用軸受鋼。
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