JPH0292444A - 軸受鋼球用素材の製造方法 - Google Patents

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〉 本発明は自動車、そのｆｌｈ産業用機械に用いられる軸
受鋼球に供される軸受鋼球用素材の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 産業用機械のベアリングは、主に玉軸受ところ軸受に分
類され、いずれも転動軸と転動体から構成される。転動
軸は通常鋼管あるいは棒鋼を打抜いて用いる場合が多く
、素材の中心部は不要となるが、主に線材から製造され
る転動体、例えば鋼球は素材断面が均質であることが要
求される。

特に中心部に発生する中心偏析は、転勤疲労寿命を劣化
させるため、転動体用素材は造塊法あるいは長時間の拡
散処理を施し十分に偏析の軽減を行って用いられていた
。従って生産性や素材歩留りの低下は避けられなかった
。

このような弊害をもたらす中心偏析は連続鋳造で得られ
た鋳片の場合、特に凝固先端部の凝固収縮のほか、凝固
シェルのバルジングなどによって生じる空隙の真空吸引
力も加わって、凝固先端部にＣｒ　Ｃｒ等の濃化溶鋼成
分を吸込み鋳片の断面中心部に正偏析となって残り、製
品加工時の熱処理により残留する過度の球状炭化物、残
留オーステナイトあるいはこれらのミクロ組織の不均一
となり、転勤疲労寿命を著しく劣化させる。

かかる中心偏析の防止策として例えば２次冷却帯域にお
ける電磁攪拌などが試みられたが、セミミクロ偏析まで
を軽減するには至っておらずその効果は十分とはいえな
い。

この他凝固末期に一対のロールを用いて大圧下を施すイ
ンラインリダクシ四ン法（鉄と鯛第６０年（１９７４）
第７号８７５〜８８４頁）の適用も試みられたが、未凝
固層の大きい鋳片領域における圧下が不十分であると、
凝固界面に割れが発生し、逆に圧下が十分である場合に
は鋳片の厚み中心部に強い負偏析が生じる等の問題があ
った。

この点につき特開昭４９−１２１７３８号公報では鋳片
の凝固先端部付近でロール対による軽圧下を施し、該部
分の凝固収縮量を圧下により補償する方法が、特開昭５
２−５４６２３号公報では鋳造金型を用いて鋳片の凝固
完了点近傍を大圧下する方法がそれぞれ提案されている
。

しかしロールによる軽圧下の場合には、複数対のロール
により散開／ｍの圧下を施したとしてもロールピッチ間
に生じる凝固収縮やバルジンクヲ十分に防止することが
できず、また圧下位置が適切でなければ却って中心偏析
が悪化する不利があった。ｔａ造全金型用いて鋳片の凝
固完了点近傍を大圧下する場合においては、インライン
リダクシゴン法の如きロールによる大圧下に比べ凝固界
面が割れにくく、負偏析も極力回避することが可能で、
セミマクロ偏析まで飛躍的に改善されることが明らかに
なってはいるものの、未凝固層の大きい鋳片領域での圧
下が不十分であると、凝固界面に割れが発生し、逆に圧
下が十分であると鋳片の中心部に強烈な負偏析が生じる
不利があり、さらに未凝固層の小さい領域を圧下しても
その効果が得られず最適な圧下条件を模索しているのが
現状である。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、連続鋳造鋳片を用いて転勤疲労寿命の
優れた軸受鋼球用素材を効率よく生産する製造方法を提
供するものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は重量％で、Ｃ：　０．６０〜１．２０％、３１
：０．０５〜１．６０％、　Ｍｎ　：　０．１５〜２．
５０％、　Ｃｒ　：　０．２５〜３．００％、　Ｐ　ｊ
　Ｏ，０２５％以下、　Ｓ　：　０．０２５％以下。

０　＋　０．００３０％以下、さらに必要に応じてＭｏ
　：　０．０５〜２．５０％を含み残部Ｆｅと不可避的
不純物からなる溶鋼を連続鋳造して、鋳片軸心部のＣｒ
偏析比（Ｃｒ”／　Ｃｒ　）が０．９０〜１．０５にな
るように鋳片内部溶鋼が凝固完了するクレータエンド近
傍にて鍛圧加工を施し、次いで熱間圧延を施すことを特
徴とする軸受鋼球用素材の製造方法である。

但し　Ｃｒ”　ｓ鋳片中心部のＣｒ含有量（％）Ｃｒ　
　＋取鍋溶鋼のＣｒ含有量　（％）〈作　用〉 先ず、本発明が対象とする高炭素クロム軸受鋼素材の化
学成分について説明する。

Ｃは軸受の強度、硬さ及び耐摩耗性を向上させ転勤疲労
寿命を向上させる元素である。しかし多すぎると巨大炭
化物が形成されるため転勤疲労寿命を劣化させ、更に消
ｎｔのために長時間の拡散焼鈍が必要となる。そのため
鋼中Ｃｆｌの下限を０．６％、上限を１．２％とした。

Ｓｉは鋼の溶製時において脱酸剤として作用すると共に
、基地の焼戻軟化抵抗を向上して転勤疲労寿命を向上す
るのに有効な元素である。しかし多すぎると鋼材の被削
性を低下させることから、その下限を０．０４％、上限
を１．６０％とした。

Ｍｎは焼入性を向上して基地の強靭性を高め、鋼材の転
勤疲労寿命を向上させるのに有効な元素である。しかし
多すぎると冷間鍛造性及び被削性を著しく低下させる。

よってＭｎｆｉの下限を０．１５％、上限を２．５０％
とした。

Ｐは転勤疲労寿命、靭性を低下させる元素であり、その
含有量を出来るだけ小さくする必要がある。よってＰの
上限を０．０２５％とした。

Ｓは切削性を向上させるために重要な元素であるが、０
．０２５％を超えても目立った向上は見られず、かえっ
て転勤疲労寿命、冷間鍛造性を劣化させる。よってその
上限を０．０２５％とした。

ＣｒはＭｎと共に焼入性を向上させ基地の強靭性を高め
る他に、炭化物の球状化を促進する働きをもつ、しかし
多すぎると炭化物が粗大化し、被削性転動疲労寿命を劣
化させる。よってＣｒの下限を０．２５％、上限を３．
００％とした。

０はＭやＳＩと結合し硬質の酸化物系介在物を形成し転
勤疲労寿命を劣化させることから、その含有量を小さく
する必要がある。よって０の上限を０、００３０％とし
た。

Ｍｏはより一層の焼入性の向上を目的として必要に応じ
て添加する。しかし多すぎると可塑性を劣化させること
から、その下限を０．０５％、上限を２．５０％とした
。

以上のような組成を有する連鋳片に鋳片内部の溶鋼が凝
固完了するクレータ−エンド近傍にて鍛圧加工を行い、
鋳片軸心部のＣｒの偏析度（Ｃｒ”　／Ｃｒ）を０．９
０〜１．０５に制御する。但し、Ｃｒ”は鋳片中心部の
、Ｃｒは取！Ｍｔ、鋼のＣｒ含有量（％）である。

第１表は５ＵＪ２を用い連続鋳造中に連続的に鍛圧を行
ったもの、あるいは鍛圧加工を行わない従来法によるも
のから軸心部のＣ「の偏析度（Ｃｒ＊／Ｃｒ）の異なる
鋳片につき巨大炭化物を消散のために最低限必要な均熱
処理を施した後、棒鋼圧延を施し、０７４部に対する中
心部（棒鋼の中心が転勤面にくる様に試片を採取）の特
性寿命比（中心部材のＢ　Ｉｅ／　Ｄ　／　４部材のＢ
１゜）を示したものである。但しＤは棒鋼の直径である
。

鋼球用軸受素材として、横断面中心部でのフレーキング
発生頻度を低減するには、中心部の転勤疲労寿命が０７
４部と比べて同等、あるいは優れていれば良い、そのた
め軸心部のＣｒ偏析度は０．９０〜１．０５に限定され
る。

なお、好ましい鍛圧加工法としては本発明者らが゛以前
に提案した特開昭６０−８２２５７号公報に開示された
方法がある。

第１表 〈実施例〉 第２表に示す化学組成を有する鋼を （１）連続鋳造法　　　　　　　（比較鋼）（２）連続
鋳造法＋鍛圧加工法　（発明鋼）（３）造塊法　　　　
　　　　　（従来１ｍ）の３通りの方法で鋳造した。尚
連続鋳造は２７０×３４０　ｍで、造塊法は１０ｔｏｎ
下注ぎで行い、発明鋼のＣｒ偏析度は１．００を目標に
０．９１−１．０４に納まる様に制御した。上記鋼材の
うち、（１）には３０ｈｒ％（２）。

（３）には５ｈｒの拡散焼鈍を施した後６５ｍφの棒鋼
に圧延した。

次いで軸心部偏析の影響を明らかにするため、第１図の
位置から円筒型転勤疲労寿命試験片を採取した。試験片
は焼入、焼戻し処理によりその表面硬度をｌＩ＋＋ｃ　
６２±１に調整した後、転勤疲労寿命ならびに割れ発生
率の評価を行った０割れ発生率は第２図の如く、転勤軌
道を６分割し棒鋼軸心部を含む領域（１）に於いてフレ
ーキングを起こした試験片数を全試験片数で除したもの
である。

以上の結果をまとめて第３表に示す。

（１）の比較鋼は拡散焼鈍を３０ｈｒと長時間行ってい
るにもかかわらず、Ｃ「の偏析度が１．０５以下に低減
されていないことから、いずれの成分系においても中心
部の特性寿命が０７４部より優れることはなく、割れ発
生率も０．５を超えていることから、軸受鋼球用として
は用いることができない。

一方（３）の従来鋼は、Ｃ「偏析比が１．００±０．０
１に納まっていることから、中心部の転勤疲労寿命は０
７４部に対して同等、あるいは若干優れた結果となって
いる。加えて割れ発生率は０．１７以下であることから
、フレーキングの発生に対し横断面軸心の悪影響は観ら
れていない。

（２）の本発明鋼は、（１）の比較鋼鋳造時、連続的に
鍛圧加工を施すことにより、Ｃｒの偏析度を０．９０〜
１、Ｏ５に制御したものである。（２）の発明鋼の０７
４部特性寿命は、（２）の比較鋼に比べ各成分系とも±
０、１（Ｘ　１０’ｃｙｃｌｅ）に収まっており、両者
に有異差は観られない、しかし中心部の特性寿命は鍛圧
加工を施すことにより向上しており、いずれの成分系と
も０７４部と同等、あるいは若干価れたものとなってい
る０割れ発生率はいずれの成分系においても０．１７以
下であり、（１）に比べて著しく改善されている。一方
、（３）の従来鋼に対しては各成分系とも０７４部特性
寿命には有異差はなく、中心部特性寿命も同等あるいは
若干価れたものとなっている０割れ発生率も同等、ある
いはＣ，Ｆ、Ｊの如くＤ／２部の特性寿命値が従来鋼よ
り高いものでは、割れ発生率が（３）の従来鋼に比べて
低下している。

以上の結果から、本発明鋼は連続鋳造により引抜かれて
いるブルームのクレータエンドに連続的に鍛圧加工を施
すことによって、従来の連続鋳造鋳片で問題となる横断
面軸心部の転勤疲労寿命を造塊材差みに向上させること
が可能となる。

〈発明の効果〉 本発明による軸受鋼球用素材は、以上の様に連続鋳造時
に鍛圧加工を連続的に付与し、鋳片中心部のＣｒ偏析度
（Ｃｒ”　／Ｃｒ）を制御することによって、中心部濃
厚偏析によるフレーキングの発生を鋼塊付差み、あるい
はより低減することが可能である。このことは従来の鋼
塊材に比べ連続的に素材を製造・供給できることから、
生産性及び歩留りの面で優れている。また従来の連続鋳
造材で中心部偏析の軽減のため行われていた均熱保持が
、巨大炭化物消散のための最低必要限で済むことからコ
スト面でも有利である。更に転動輪打抜き後の棒鋼中心
部を鋼球用素材として供給することができるため、素材
歩留りも向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は転勤疲労寿命試験片の採取位置を示す図、第２
図は割れ発生率の評価方法を示す説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で、Ｃ：０．６０〜１．２０％、Ｓｉ：０．０５
   〜１．６０％、Ｍｎ：０．１５〜２．５０％、Ｃｒ：０
   ．２５〜３．００％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．
   ０２５％以下、Ｏ：０．００３０％以下、さらに必要に
   応じてＭｏ：０．０５〜２．５０％を含み残部Ｆｅと不
   可避的不純物からなる溶鋼を連続鋳造して、鋳片軸心部
   のＣｒ偏析比（Ｃｒ＾＊／Ｃｒ）が０．９０〜１．０５
   になるように鋳片内部溶鋼が凝固完了するクレータエン
   ド近傍にて鍛圧加工を施し、次いで熱間圧延を施すこと
   を特徴とする軸受鋼球用素材の製造方法。 但しＣｒ＾＊：鋳片中心部のＣｒ含有量（％） Ｃｒ：取鍋溶鋼のＣｒ含有量（％）