JPH03122255A

JPH03122255A - 耐食、耐摩軸受用鋼

Info

Publication number: JPH03122255A
Application number: JP1259508A
Authority: JP
Inventors: Takefumi Oono; 丈博大野; Toshio Okuno; 奥野　利夫
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1989-10-04
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1991-05-24

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、軸受として使用した場合のノイズ＜ａ音）が
特に低く、かつ適度の耐食、耐摩耗性を備え、かつ冷間
加工性、被切削性がすぐれると共に高い焼もどし軟化抵
抗を有する新しい耐食、耐摩軸受用鋼に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、耐食、耐摩耗性が要求される軸受用途に、ＩＣ−
１７Ｃｒ系の５ＵＳ４４０Ｃや中Ｃ−１７Ｃｒ系鋼が使
用されているが、Ｃｒ系の巨大炭化物や凝固時の偏析に
基づく縞状偏析が生成し、これが使用時のノイズの発生
をまねき、また被切削性や熱処理後の被研削性の低下を
まねくなどの問題があった。

一方、ＩＣ−低Ｃａｒ系の軸受＃　５ＵＪ〜２．３はノ
イズの発生は相対的に低いが、耐食性が劣り、発錆をま
ねきやすく、また焼入性が小さい点に問題があった。

これに対し、特開昭６３−１４３２３９号には、軸受と
して使用した場合のノイズが特に低く、適度の耐食、耐
摩耗性を備え、かつ焼入性が大きく、被切削性、被研削
性にもすぐれた合金が開示されている。

すなわち、この合金は中Ｃ−５１−Ｍｎ−Ｎｉ　−６〜
ｅＣｒ系組成をベースとし、用途、要求条件に応じてＭ
　ｏ　、　Ｗ　、　Ｖ　、　Ｃｕ　、　Ｇ　ｏ等を単独
あるいは複合で添加した合金であり、凝固時巨大な共晶
炭化物を生ぜず、また縞状偏析の生成傾向が小さく、本
質的にすぐれた低ノイズ特性と高い転勤被疲労特性を備
えた合金である。また、Ｓ量、Ｏ（酸素）量を低く管理
することにより、硫化物系、酸化物系介在物を低減し、
この面からノイズの発生傾向を減じたもので、また点状
腐食の発生を生じにくくしたものである。さらに、Ｍｏ
、Ｗ、Ｖ等炭化物形成元素の添加により耐摩耗性を高め
、使用中の表面肌によるノイズの増大を生ぜず、また用
途によりＣｕ、Ｃｏを添加して高い耐食性を与えたもの
で、巨大炭化物、縞状偏析の生成傾向が小さいため焼な
まし状態での波切削性、熱処理後の被研削性がすぐれ、
また焼入性が大きいため急冷焼入を要せず、ＨＲＣ６０
以上の高い硬さが得られ、脱炭や歪防止にも有利な特性
を有するものである。

しかしながら、より厳しい使用条件のもとでは、この合
金でもまだ十分ではない− すなわち、軸受用鋼は一般に靭性を付与するため、焼入
後１５０〜２００℃の低温焼もどしが行われる。

しかし、使用条件が高荷重、高速回転になると摩擦によ
り、軸受表面の温度が上昇し、焼もどし温度以上の温度
に達する場合には、ミクロ組織の変化および硬さの低下
が生じ、軸受の寿命および性能の劣化の原因となる。し
たがって、これに対処するためには、少なくとも２００
℃〜３００℃の焼もどしを行わなければならない。この
際、問題となるのは硬さの低下である。ころがり疲れに
も最も有効なのは硬さであり、この低下は極力少なくし
なければならない。このためには、低温焼もどし軟化抵
抗を大きくする必要がある。

前記特開昭６３−１４３２３９号においては、低温焼も
どし軟化抵抗については考慮されておらず、この効果を
期待することは困難である。

一方、特開昭６０−２４３２４９号には、ＳＬを高める
ことにより低温焼もどし軟化抵抗を増大させた合金が記
載されている。しかしながら、特開昭６０＝２４３２４
９号に記載の合金系はＣｒ量が９〜１５％と高いために
、ノイズの発生防止の面からは十分でなく、また高ＳＬ
のために冷間加工性が悪いという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、軸受として使用した場合のノイズが特に
低く、かつ適度の耐食、耐摩耗性を備え、かつ被切削性
、被研削性がすぐれるとともに高い低温焼もどし軟化抵
抗を有しさらに冷間加工性が良好である合金を得るため
にＳｉ量とＣｒ量の関係に注目して検討した結果、特開
昭６３−１４３２３９号に記載の合金をベースにＳｉ量
を増すことにより他の特性を損なうことなく、低温焼も
どし軟化抵抗を高めることが可能であり、かつ冷間加工
性も良好であることを見出したものである。

すなわち本発明は、重量％で−Ｇ　０．５０〜０．９０
％、Ｓｉ０．９０％を越え２．００％以下、Ｍｎ≦１．
００％、Ｃｒ６．００％、Ｓ≦０．００６％、Ｓ≦０．
００６％、Ｏ≦５０ｐｐｍ、残部Ｆｅおよび通常の不純
物よりなることを特徴とする耐食、耐摩軸受用鋼、さら
にこの鋼をベースにＮｉ　１．２０％以下、１／２Ｗ＋
Ｍｏ（ＷおよびＭｏの一種または二種）　０．２０〜３
．００％およびＶ　０．０３〜１．００％の一群または
二群、Ｃｕ　０．１０〜２．５０％、Ｃｏ　０．２０−
３．００％の一種または二種を必要に応じ含有せしめた
耐食、耐摩軸受用網である。

次に本願発明鋼の成分限定の理由について述べる。

Ｃは本願発明鋼の熱処理硬さを高い水準に保ち、またＣ
　ｒ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｗ　、　Ｖなど炭化物形成元素
との間に炭化物を成形し、耐摩耗性を付与するために添
加される。

多すぎると巨大炭化物が増加し、また縞状の偏析傾向が
大となるため０．９０％以下とし、低すぎると上記添加
の効果が得られないので０．５０％以上とする。

ＳＬは２００〜３００℃の焼もどし軟化抵抗を増大させ
る元素であり、また耐摩耗性、耐酸化性の向上にも寄与
する。この結果を十分に得るためには０．９％以下では
不十分で、２％を越えると靭性、熱伝導率の低下をまね
くので０．９〜２．０％に限定する。

Ｍｎは本願発明鋼の焼入性を高めるために添加される。

多すぎると焼なまし硬さを高くして被切削性を低下させ
、また焼入時過度の残留オーステナイトを生成させ、硬
さの低下をまねくので１．００％以下とする。

ＳはＭｎとの間に硫化物を形成し、熱間加工方向に伸び
て存在し、ノイズ発生の原因となり、また横方向の機械
的性質を劣化させ、また点食発生を促進するなどの弊害
をもたらすため極力低めに限定することが必要で、本願
発明鋼の特徴を維持する限界量として０．００６％以下
とする。

Ｎｉは本願発明鋼の焼入性を高め、また耐食性を向上さ
せるために目的、用途により添加される。

多すぎると焼なまし硬さを過度に高くし、被切削性を低
下させ、また焼入時過度の残留オーステナイトを生成さ
せ、硬さの低下をまねくので１．２０％以下とする。

Ｃｒは本願発明鋼の耐食性を高めるための基本的添加元
素である。またＣｒはＣとの間に炭化物を形成して、耐
摩耗性を向上させ、基地に固溶して焼入性を高める効果
をもたらす。

ただし、Ｃとの関係において低ノイズ特性をもたらすた
めの凝固時の一次巨大炭化物の低減や縞状偏析の低減の
ためにその成分範囲の設定は極めて重要である。多すぎ
ると上記巨大炭化物の生成や縞状偏析の傾向を増大し、
低ノイズ特性を劣化させるとともに、本願発明のとと＜
Ｓｉ量が高い場合には冷間加工性を低下させるので９．
００％以下とし、低すぎると上記添加の効果が得られな
いので６．００％以上とする。

ＷおよびＭｏは、炭化物を形成して耐摩耗性を高め、ま
た基地に固溶して耐食性や焼入性を高めるために目的、
用途により添加される。多すぎると縞状偏析を助長し、
却って低ノイズ性を劣化させるので１７２Ｗ＋Ｍｏで３
．００％以下とし、低すぎると上記添加の効果が得られ
ないので１７２Ｗ＋Ｍｏで０．２０％以上とする。

ななお、Ｗ添加は耐摩耗性の面でＭｏ添加の場合より有
利であり、偏析低減や焼入性増大の点でＭｏＯ方が有利
であり、目的、用途によりＭｏ、Ｗ単独あるいは複合添
加を行なうものである。

■は炭化物を形成し、耐摩耗性を高める点で、Ｗ、Ｍｏ
と同様の効果を発揮し、また結晶粒を微細か、疲労強度
を向上させるために添加を行なう。

多すぎるとＶＣ系巨大炭化物を形成し、耐ノイズ性を劣
化させ、また被切削性および被研削性を劣化させるので
１．００％以下とし、低すぎると上記添加の効果が得ら
れないので０．０３％以上とする。

Ｃｕは本願発明鋼の耐食性を向上させるために炭化され
るもので、特に耐ＨＣＩ腐食性改善の効果が大きい。多
すぎると熱間加工性を低下させるので２．５０％以下と
し、低すぎると上記添加の効果が得られないので０．１
０％以上とする。

ＣＯは本願発明鋼の耐食性を向上させ、またベアリング
として使用時相手材との間の摩擦係数を減じ、低ノイズ
性を一層向上させるために添加を行なう。耐食性につい
ては耐ＨＣ１，耐Ｈ，Ｓ　０．耐食性改善に関する効果
が大きい。

多量の添加は必要なく、多すぎると靭性を低下させるの
で３．００％以下とし、低すぎると上記添加の効果が得
られないので０．２０％以上とする。

○は酸化物系介在物を形成し、ノイズ発生の原因となり
また転勤疲労寿命を低下させるため極力低いことが望ま
しく、低ノイズ材としての本願発明鋼の特徴を維持させ
るために５０ｐｐｍ以下に限定する。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１表に本願発明鋼および比較例の化学組成（重量％）
を示す。比較＃ＬおよびＭは特開昭６３−１４３２３９
号に、また比較＃ＩＮは特開昭６０−２４３２４９号に
記載の成分範囲内のものである。

本発明鋼および比較鋼り、Ｍ、０．Ｐはいずれも冷間加
工性は良好であるが、比較鋼Ｎのみは、Ｓｉ量、Ｑｒ量
ともに高いために冷間加工が困難であった。

第１図に供試材を１０５０℃より油焼入れ、サブゼロ処
理後、各温度で焼もどしを行なった時の硬さの変化を示
す。

第１図から本発明鋼は、比較鋼り、Ｍに対し、２００℃
以上の焼もどし温度での硬さの低下が少なく、２００℃
〜３００℃の焼もどしにおいても十分な硬さを有するこ
とが明らかで、高温環境での使用または高荷重、高速回
転時の軸受表面の温度上昇に対してもその性能を劣化さ
せることなく十分対応できるものであることがわかる。

第　　２　　表第２表は、各種溶液中の腐食減量を測定したものである
。供試材の熱処理は、本発明鋼および比較鋼り、Ｍ、Ｏ
は、１０５０℃より油焼入、サブゼロ処理後１６０℃で
焼もどし、比較ＭＰは８３０℃より油焼入、サブゼロ処
理後１６０℃で焼もどしの処理を行なった（なお、以下
の試験に対してもこの熱処理を行なった。）。腐食試験
は、５０℃で１０時間溶液中に浸漬した後の単位面積、
単位時間当りの腐食減量で比較した。本願発明材は耐食
性向上元素としてＣｒ単独添加の場合には１３ｃｒ系の
比較鋼Ｏよりも耐食性はやや劣るが、Ｍｏ，Ｗ、Ｃｕ、
Ｃｏなど耐食性向上元素の添加により、比較鋼０より明
らかに優れた耐食性を示し、また比較鋼Ｐ　（ＳＵＳＪ
２）よりも明らかに優れた耐食性を示す。第３表に本願
発明鋼試料をスラスト軸受のレース材として使用して作
動させた場合のノイズ試験におけるノイズ音の大きさ比
を示す。

ノイズ音は比較網○のそれを１００として指数で示した
。

第　　３　　表本願発明鋼は比較鋼ＯおよびＮより明らかにノイズの大
きさが小さいことがわかる。これはノイズ音の原因とな
るＣｒ系はかの巨大炭化物が生成せず、また凝固時の偏
析に起因する縞状偏析の傾向が小さく、また低酸素化に
より酸化物系介在物が特に少ないことや低Ｓ化による硫
化物介在物等が少なく、均一微細な炭化物の分布した組
織を呈しているためである。

第４表被研削性が良く、比較鋼Ｐ　（ＳＵＪ２）のそれに準す
る被研削性を示している。これは本願発明鋼の組織が均
一で、被研削性を低下させるような巨大炭化物や縞状偏
析が存在しないことによるものである。

第　　５　　表第４表に本願発明鋼の被研削性を示す。ＷＡ砥石を用い
た平面研削における被加工材の削除体積を砥石滅失体積
で割った値で被研削性を表示し、比較鋼０の値を１００
として指数で示したものである。

本願発明鋼は１３ｃｒ系の比較鋼Ｏより明らかに第５表
に本願発明鋼の塩水雰囲気中における耐発錆試験の結果
を示す。試料は２５■Ｘ２５ｍｍで、ペーパーバフ鋺面
仕上げののち塩水雰囲気に２時間放置した場合の点食の
発生個数をカウントし、比較ｇｏのそれを１００として
比で示したものである。

本願発明鋼は、すぐれた耐食性と併せて発錆の起点とな
る酸化物系や硫化物系の介在物が存在せず、またＣｒを
主体とするミクロ偏析の傾向が小さく、均一な成分分布
を示すことなどにより比較鋼Ｏに対してすぐれた耐発錆
性を示すものである６第　　６　　表本願発明鋼はＷ、Ｍｏ、Ｖ等の添加により比較鋼より明
らかにすぐれた耐摩耗性を付与することができる。

〔発明の効果〕

以上に記述のように、本発明鋼は軸受の使用条件の苛酷
化、多様化に対応し、かつ冷間加工性にも配慮して開発
されたものであり、従来の１７Ｃｒ系や１３Ｃｒ系軸受
鋼における高ノイズ性の問題点を解決し、低ノイズで同
等の耐食性を維持し、かつ５ＵＪ２の問題点であった耐
食性不足や焼入性不足の問題点を解消するとともに、大
きな低温焼もどし軟化抵抗を有する新しい耐食耐摩軸受
用鋼を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明鋼および比較鋼の焼もどし硬第６表は
本願発明鋼の耐摩耗試験（大越式）における比摩耗量を
比較鋼０のそれを１００とした指数で示す。

Claims

【特許請求の範囲】１　重量％でＣ０．５０〜０．９０％、Ｓｉ０．９０％
を越え２．００％以下、Ｍｎ≦１．００％、Ｃｒ６．０
０〜９．００％、Ｓ≦０．００６％、Ｏ≦５０ｐｐｍ、
残部Ｆｅおよび通常の不純物よりなることを特徴とする
耐食、耐摩軸受用鋼。２　重量％でＣ０．５０〜０．９０％、Ｓｉ０．９０％
を越え２．００％以下、Ｍｎ≦１．００％、Ｎｉ≦１．
２０％、Ｃｒ６．００〜９．００％、Ｓ≦０．００６％
、Ｏ≦５０ｐｐｍ、残部Ｆｅおよび通常の不純物よりな
ることを特徴とする耐食、耐摩軸受用鋼。３　重量％でＣ０．５０〜０．９０％、Ｓｉ０．９０％
を越え２．００％以下、Ｍｎ≦１．００％、Ｃｒ６．０
０〜９．００％、Ｓ≦０．００６％、Ｏ≦５０ｐｐｍこ
れに１／２Ｗ＋Ｍｏ（ＷおよびＭｏの一種または二種）
０．２０〜３．００％およびＶ０．０３〜１．００％の
一群または二群、残部Ｆｅおよび通常の不純物よりなる
ことを特徴とする耐食、耐摩軸受用鋼。４　重量％でＣ０．５０〜０．９０％、Ｓｉ０．９０％
を越え２．００％以下、Ｍｎ≦１．００％、Ｃｒ６．０
０〜９．００％、Ｓ≦０．００６％、Ｏ≦５０ｐｐｍ、
これにＣｕ０．１０〜２．５０％、Ｃｏ０．２０〜３．
００％の一種または二種、残部Ｆｅおよび通常の不純物
よりなることを特徴とする耐食、耐摩軸受用鋼。５　重量％でＣ０．５０〜０．９０％、Ｓｉ０．９０％
を越え２．００％以下、Ｍｎ≦１．００％、Ｎｉ≦１．
２０％、Ｃｒ６．００〜９．００％、Ｓ≦０．００６％
、Ｏ≦５０ｐｐｍ、これに１／２Ｗ＋Ｍｏ（ＷおよびＭ
ｏの一種または二種）０．２０〜３．００％およびＶ０
．０３〜１．００％の一群または二群、残部Ｆｅおよび
通常の不純物よりなることを特徴とする耐食、耐摩軸受
用鋼。６　重量％でＣ０．５０〜０．９０％、Ｓｉ０．９０％
を越え２．００％以下、Ｍｎ≦１．００％、Ｎｉ≦１．
２０％、Ｃｒ６．００〜９．００％、Ｓ≦０．００６％
、Ｏ≦５０ｐｐｍさらにＣｕ０．１０〜２．５０％、Ｃ
ｏ０．２０〜３．００％の一種または二種、残部Ｆｅお
よび通常の不純物よりなることを特徴とする耐食、耐摩
軸受用鋼。７　重量％でＣ０．５０〜０．９０％、Ｓｉ０．９０％
を越え２．００％以下、Ｍｎ≦１．００％、Ｃｒ６．０
０〜９．００％、Ｓ≦０．００６％、Ｏ≦５０ｐｐｍこ
れに１／２Ｗ＋Ｍｏ（ＷおよびＭｏの一種または二種）
０．２０〜３．００％およびＶ０．０３〜１．００％の
一群または二群、Ｃｕ０．１０〜２．５０％、Ｃｏ０．
２０〜３．００％の一種または二種、残部Ｆｅおよび通
常の不純物よりなることを特徴とする耐食、耐摩軸受用
鋼。８　重量％でＣ０．５０〜０．９０％、Ｓｉ０．９０％
を越え２．００％以下、Ｍｎ≦１．００％、Ｎｉ≦１．
２０％、Ｃｒ６．００〜９．００％、Ｓ≦０．００６％
、Ｏ≦５０ｐｐｍ、これに１／２Ｗ＋Ｍｏ（ＷおよびＭ
ｏの一種または二種）０．２０〜３．００％およびＶ０
．０３〜１．００％の一群または二群、Ｃｕ０．１０〜
２．５０％、Ｃｏ０．２０〜３．００％の一種または二
種、残部Ｆｅおよび通常の不純物よりなることを特徴と
する耐食、耐摩軸受用鋼。