JPH03285041A - 冷間転造に適した軸受レース用鋼管 - 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） この発明は玉軸受やローラ軸受などを構成するレースの
材料として用いられる軸受用鋼管であって、特に冷間転
造に適した軸受レース用鋼管に関する。

（従来の技術） 従来、自動車や各種産業機械に使用される軸受のレース
材には軸受用鋼が用いられ、その加工は主に旋盤によっ
て行われている。そのため軸受用鋼には、転動疲労特性
に優れていることの外に、被切削性がよいことが要求さ
れる。転勤疲労特性に対しては、鋼中の非金属介在物、
と（に転動疲労に悪影響をおよぼす酸化物系介在物を低
減させることが提案されている（特開昭６０−１９４０
４７号公報、特開昭６２−２９４１５０号公報など）、
また、被切削性の改善にはＳやＴｅなどの快削性向上元
素を添加している（特開昭６１−２１７５５８号公報）
。

ところが最近、冷間転造法（以下、ＣＲＦ法と記す）を
用いる新しい軸受レースの製造法が開発された。第１図
（ａ）および第１図（ｂ）（第１図（ａ）のＡ−Ａ矢視
図）は、ＣＲＦ法で軸受レースを製造する装置の概要を
示すものである。この装置は図示のように、水平方向に
配列された成形ロールｌと、マンドレル２および受はロ
ール３から構成されている。この装置により軸受レース
を製造するときは、成形ロール１を回転させつつ白抜き
矢印方向（第１図（ロ）参照）に移動させ、マンドレル
２に遊嵌された被加工材（環状素材）４を押圧する。そ
うすると被加工材４は成形ロールｌとマンドレル２によ
って転造され、所定の形状と寸法を有する軸受レースが
得られる。製品レースに成形する工程は、旋削加工より
もＣＲＦによる方が材料歩留りや生産効率の面からはる
かに有利である。

上記のＣＦＲ加工に供する原材料としては、鋼棒と鋼管
とがあるが１．鋼棒の場合は、熱間鍛造等で一旦環状素
材とし、これを熱処理してからＣＦＲ加工に供する。ｍ
管の場合は、適当なサイズ（外径、肉厚）に製管してお
けば、これを所定の長さに切断するだけで環状素材にな
るから、熱間鍛造等の工程が省略できるという大きな利
点がある。

しかしながら、旋盤で切削していた従来の軸受用鋼管を
ＣＲＦ法により加工すると、レース軌道溝の肩部に微小
割れが発生する。この割れは深いもので約０．３ｓ＋−
に達し軸受レースの静的強度を低下させる。この割れを
除去するには、ＣＲＦ工程の後に切削工程を置かねばな
らず、余分な設置ａＵ、加工費が必要になる。また、従
来の軸受用鋼管は、その表面が切削されることを前堤と
しているため寸法精度（内外径の寸法精度）には格別の
考慮は払われていない、更に、鋼管表面のスケールや脱
炭層あるいは微小表面凹凸など（以下、これらを総称し
て［表面欠陥］という）についても、特に問題にされる
ことはなかった。そのため、従来の軸受ｍｔｊＲ管をそ
のままＣＲＦ加工に供すると、製品に寸法外れが生じた
り、表面欠陥が残留するという問題がある。軌道肩部の
微小割れ、寸法外れ、表面欠陥の残留等は、焼入れ・焼
もどし熱処理後の最終研削工程で成る程度は除去される
。しかし、その除去が不完全であると、レースの静的強
度を低下させたり（微小割れがある場合）、軸受の振動
と騒音の増大や焼付きの原因になったり（寸法外れのあ
る場合）、転勤疲労寿命を著しく低下させたり（表面欠
陥が残留した場合）して製品軸受の信幀性を失墜させる
。上記軸受性能上の問題を回避するために製品レースに
残る寸法外れや表面欠陥を完全に除去すると研削代が増
加する。また、加工不良の防止のためにＣｒ１Ｆ加工前
に表面旋削を行うと、工数の増加と歩留りの低下を招き
、製造コストが真むという別の問題を生じる。

（発明が解決しようとする課ａ） 鋼管を素材としてＣＲＦ法を用いれば、寸法精度のよい
軸受レースを高能率で製造することができる。しかし、
旋削加工を前促として製造されている従来の軸受用鋼管
を用いたので番よ、前記のように種々の問題が発生する
。

この発明の第一の目的は、ＣＲＦ加工を行っても加工割
れの発生しない軸受用鋼管を捏供することにあり、第二
の目的は管として製造したままで、事前に切削加工など
をしなくても、ＣＲＦ加工に供することができ、寸法は
ずれや表面欠陥残留などの問題を生じない軸受レース用
鋼管を捉供することにある。

（１１ＩＩを解決するための手段） 本発明者らは、ＣＲＦ法により軸受レースを製造する場
合の素材となる鋼材として、前記のような問題を住じな
いものを得るべく種々検討を重ねた結果、下記のような
知見を得た。

（ａ）ＣＲＦ加工の際の微小割れの原因は、鋼中の非金
属介在物にあリシまた、粗大炭化物も割れの原因になる
。従って、割れの防止には非金属介在物を極力少なくす
る成分設計と、炭化物の大きさの制限が重要である。

（ロ）微小割れの伝播には鋼中のＰの含有量と鋼材の硬
度が影響し、Ｐが少ない程、また硬度が低い程、割れが
伝播し難い。

（Ｃ）　　軸受レース用鋼管では、その寸法精度が所定
値以下で且つ表面欠陥（スケール層、脱炭層および微小
表面凹凸）が成る程度以下ならば、製造したままの鋼管
をそのままＣＲＦ加工に供することができ、そのとき残
る表面欠陥は、通常実施される最終研削工程で完全に除
去できる。

（ｄ）　　一般に、鋼管表面を旋盤切削したものをＣＲ
Ｆ加工した場合より、製造したままの鋼管をＣＲＦ加工
したときの方が加工割れの発生が少ない。

これは、製造したままの鋼管の表面に存在する脱炭層は
、硬度が低いために、仮に素地の硬度が高くても、加工
割れの発生が抑制されるものと考えられる。しかし、鋼
管表面の脱炭層の厚さ（深さ）が過大になると、ＣＲＦ
加工後の通常の研削仕上では除去できず、製品レースに
脱炭層が残留してその機械的性質を損なう、これを除去
しようとすれば、工数の増加、歩留りの低下を招く。

本発明は、上記の知見に、軸受レースとして必要な機械
的特性を付与するための合金組成の検討結果を加えてな
されたものであり、その要旨は下記の軸受レース用鋼管
にある。

■　重量％で、 Ｃ：　０．８０〜１．２０％、　　Ｓｉ　：　２．０％
以下、Ｍｎ　：　２．０％以下、　　　　Ｃｒ　：　０
．８０〜１．６０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避
的不純物からなり、不純物としてのＰ、Ｓ、Ｏ、↑１お
よびＮが下記の範囲であり、組織中に含まれる炭化物の
粒径が２μｍ以下で、硬度がＩＩＲＢ　１００以下であ
る冷間転造に適した軸受レース用鋼管。

Ｐ　：　０．０２０％以下、　Ｓ　：　０．００５％以
下、０７０．０００６％以下、Ｔｉ　：　０．００２％
以下、Ｎ　：　０．００６％以下 ■　上記■に記載した合金成分に加えて、更に、ｏ、ｏ
ｓ＝０．８０重量％のＭｏを含有し、不純物に関する規
定、炭化物に関する規定および硬度の規定も■と同一の
冷間転造に適した軸受レース用鋼管。

■　内径および外径の寸法精度が±０．０３ｍ５＋以内
で、内外表面それぞれのスケール層、脱炭層および微小
表面凹凸の深さの総和の最大値が０．１５（至）−以下
であり、鯛の化学組成、不純物に関する規定、炭化物に
関する規定および硬度の規定が■または■と同一の冷間
転造に適した軸受レース用鋼管。

■　ｆｆｉ量％で、 Ｃ：　０．８０〜１．２０％、　　Ｓｔ　：　２．０％
以下、ｉｎ　ｓ　２．０％以下、　　　　Ｃｒ　：　０
．８０〜１．６０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避
的不純物からなり、不純物としてのＰ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉお
よびＮが下記の範囲であり、組織中に含まれる炭化物の
粒径が２μｍ以下で、内表面および外表面からそれぞれ
厚さ０．１５ｍｍ以下の脱炭層を持ち、しかも内外表面
それぞれのスケール層、脱炭層および微小表面凹凸の深
さの総和の最大値が０．１５ｍ５以下で、内径および外
径の寸法精度が１０．０３ｍｍ以内である冷間転造に適
した軸受レース用鋼管。

ｒ’　：　０．０２０％以下、　　Ｓ　：　０．００５
％以下、０　：　０．０００６％以下、　Ｔｉ　：　０
．００２％以下、Ｎ　：　０．００６％以下 ■　上記■に記載した合金成分に加えて、更に、０．０
５〜０．５０重量％のＨａを含有し、不純物に関する規
定、炭化物に関する規定、脱炭層厚さに関する規定、寸
法精度に関する規定および表向欠陥深さの規定が■と同
一の冷間転造に適した軸受レース用鋼管。

上記の■および■は、主にＣＲＦ加工の際の微小割れの
発生を防ぐことを主眼とした鋼管であり、■〜■は、そ
れに加えて製管のままでＣＲＦ加工に供することを意図
した鋼管である。

前述のように、ＣＲＦ加工の際の微小割れの発生には素
材の硬さとＰの含有量が大きく影響する。

従って、上記の本発明■〜■の鋼管においては、Ｐの含
有量と硬さとの関係を次のようにすることが推奨される
。

（ａ）　　不純物のＰの許容上限値を０．０２０％とす
る場合は、硬さの許容上限値をｌｌＲ１１９０とする。

（ロ）硬さの許容上限値をＨＲＢ１００とする場合は、
Ｐの許容上限値を０．０１０％とする。

本発明の鋼管を製造する綱の溶製では、不純物の低減の
ために真空脱ガス処理を行うのが望ましい、溶製後は、
連続鋳造またはインゴ、ットからの分塊でビレットにし
、熱間圧延、熱間押出等により継目無管とし、球伏化焼
鈍、冷間抽伸、さらに硬さ調整のための最終焼鈍、の各
工程を経てＣＲＦ加工用の鋼管とする。製管のままで使
用できるというのは、上記最終焼鈍の後、表面手入れの
研磨などをしな（ても、ＣＲＦ加工用に供することがで
きる、ということである。

（作用） まず、本発明の軸受レース用鋼管の化学組成を前記のよ
うに定めた理由を説明する。なお、合金成分含有量の％
は全て重量％を表す。

Ｃ：　０．８０〜１．２０％ Ｃは、製品としての軸受レースに必要な硬度（焼入れ一
焼戻し処理後で通常、ＩＲＣ６０以上）を持たせるため
に０．８０％以上の含有量が必要である。一方、１．２
０％を超えると粗大炭化物が生成して転勤疲労寿命を低
下させ、またＣＲＦ加工のとき微小割れの起点となる。

したがってＣは０．８０〜１．２０％とする。

Ｓｉ　：　２．０％以下、 ＳＬは、脱酸剤として作用し、焼入れ性を向上させる働
きもある。しかしその量が２．０％を超えると酸化物系
介在物を生成しやすくなって転勤疲労寿命を低下させ、
ＣＲＦ加工時に微小割れの起点となるので２．０％以下
にする。

Ｍｎ　：　２．０％以下、 Ｈｎは、Ｓｌと同様に脱酸剤となり、また焼入れ性を高
める。しかし２．０％を超えると硫化物系介在物を生成
しやすくなり、ＣＲＦ加工のときに微小割れの起点とな
るので２．０％以下にする。

Ｃｒ　：　０．８０〜１．６０％ Ｃｒは、微細な分散炭化物を形成させて耐摩耗性を向上
させると共に、焼入れ性を高めて基地組織を強靭化する
。その量が０．８０％未満では上記の効果が小さく、一
方、１．６０％を和えて含有させると炭化物が粗大化し
て転勤疲労寿命を低下させ、ＣＲＦ加工時に微小割れの
起点となる。　Ｃｒの適正含有量は０．８０〜１．６０
％である。

Ｍｏ　：　０．０５〜０．５０％ Ｍｏは必要に応じて添加することができる成分である。

　Ｎｏには焼入れ性を向上させる作用があり、太径厚肉
鋼管の場合にこれを含有させると効果が大きい、しかし
含有量が０．０５％未満では上記効果が小さく、一方、
０．５０％を超えて含有させても効果の増大は殆どない
、またＮｏは高価であるので、添加する場合でも、その
含有量は０，０５〜０．５０％の範囲が適当である。

本発明の鋼管は、不純物を厳しく制限したことも特徴の
一つである。以下、不純物の限定について説明する。

Ｐ　：　０．０２０％以下（望ましくは、０．０１０％
以下）Ｐは、結晶粒界に偏析して転動疲労寿命や靭性を
低下させる。ＣＲＦ加工の際の微小割れの防止には靭性
の向上が重要であり、Ｐが多いと割れの伝播が容５にな
る。しかし、割れの伝播にはＰの含有量だけでなく、鋼
材の硬さも影響する。従って、鋼材の硬さを低くすれば
、Ｐの許容上限値は高くすることができる。即ち、鋼材
の硬さをＩＩＲＯ１００以下とする場合にはＰを０．０
１０％以下に抑え、鋼材の硬さをＩＩＲＢ　９０以下と
する場合にはＰを０．０２０％以下に抑えるようにすれ
ばよい。

Ｓ　：　０．００５％以下 Ｓは、Ｍｎと結合して硫化物系介在物を形成し、ＣＲＦ
加工時に微小割れの起点となる０本発明ではできるだけ
硫化物系介在物を減少させてＣＲＦ加工による微小割れ
発生を防止するために、Ｓの含有量はｏ、ｏｏｓ％以下
とする。

０（酸素）　ｊｏ、０００６％以下 ０は、＾ｌ、０３やＳｉＯ□などの酸化物系介在物を生
成し、転勤疲労寿命を低下させると共にＣＲＦ加工時に
微小割れの起点となる。従って、その含有量はできるだ
け低い方がよい０本発明では０は、０．０００６％以下
にする。

Ｔｌ　：　０．００２％以下、Ｎ　＋　０．００６％以
下ＴｉとＮは互いに結合して介在物（ＴｉＮ）を、形成
し、転勤疲労寿命とＣＲＦ加工に悪影響を与える。

その含有量はできるだけ低い方がよいので、１口よ０．
００２％以下、Ｎは０．００６以下とする。

本発明の軸受レース用鋼管は、上記の化学組成をもつこ
とと同時に、組織中の炭化物の粒径が２μ口以下でなけ
ればならない０合金元素および不純物元素を前記のとお
りに規制することによって特に微小割れの起点となる非
金属介在物を少なくすることができるが、例えば、Ｃや
Ｃ「の偏析、不適切な熱処理などのために炭化物が粗大
化し、それが原因で微小割れを発生することがある１粒
径が２μ易を超える炭化物が存在するとＣＲＦ加工を行
ったときに割れの伝播が起る６例えば、炭化物の粒径が
ｌＯμｍ以上になるとそれ自体が割れて微小割れの原因
となることがある。

ここで粒径が２μｍ以下というのは、炭化物の最大粒径
が２μｍ以下ということである。即ち、実質的に全ての
炭化物の粒径が２μ口以下であることが大切である。な
お、上記炭化物の形状は、球状化焼鈍によってほぼ球形
になる。

前述のとおり、ＣＲＦ加工の際に生じる微小割れは素材
の硬さと強い相関がある０割れを防ぐには、後述する表
面に適当な厚さの脱炭層がある場合を除き、素材の硬さ
をＩＩＲＢで１００以下に抑える必要がある０本発明者
の多数の試験結果から、素材の硬さがＨＲＢで９０以下
であって、かつ化学組成と炭化物粒径が上記範囲にある
ならば、割れは全く発生しないことが確かめられた。硬
度を１ｌＲＢ９０以下にすることは、従来の鋼管が旋盤
加工時の被切削性の向上と切り屑処理を容品にするため
に、硬度を高めに設定しているのと全く逆のことである
。そして、硬度を低くすることによりＣＲＦでの加工力
と仕事量が低減され、加工工具（第１図の成形ロール１
やマンドレル２など）の寿命延長と電力費の節減が図ら
れる。このように、化学組成、炭化物粒径および硬度を
適正化することによってＣＲＦ加工時に発生する微小割
れを防止することができる。

炭化物粒径と硬度の調整は次に述べるような方法で比較
的簡単に行うことができる０粒径の調整は温度を１２０
０℃に保持しつつ１５〜２０時間のソーキングを実施し
、ＣやＣｒの偏析をなくしたあと適切な条件で球状化熱
処理を行えばよい、硬度の調整は温度５００〜６００℃
で１時間程度の軟化焼鈍を施せばよい。

製造ままの鋼管をＣＦＲ加工の素材として使用すること
は、工程合理化の上で大きな利点があることは前述のと
おりである。そのためには、素材鋼管の寸法精度と表面
欠陥を厳格に管理することが必要になる。

まず、鋼管の寸法精度について述べる。

ＣＲＦ法は体積一定の加工法であるために素材鋼管には
厳しい寸法精度が要求される。そのため製管のままで使
用する鋼管においては、内径および外径の寸法精度をそ
れぞれ±０．０３ｍｍ以内とする。

なお、鋼管に偏肉が生じている場合があるが、それはＣ
Ｉ’？Ｆ加工により矯正されるため０．５ｍｓ＋程度は
許容され、これは、冷間抽伸を行う通常の鋼管の偏肉（
約０．３ｍｍ以下）よりも大きな値であるから、偏肉に
ついての特別な管理は必要でない。

上記のように、内径および外径の寸法精度をそれぞれ±
０．０３−−以内とする手段としては、冷間抽伸、冷間
圧延などがある。

次に表面欠陥について述べる。

第２図は、光学顕微鏡レベルでの表面欠陥の構成を断面
で模式的に示した図である。ここでいう表面欠陥とは鋼
管の製造過程で発生するもので、表面形状に関係する微
小表面凹凸および鯛の化学組成に関係するスケール層と
脱炭層である。ＣＲＦ加工に用いる鋼管ではこれらの個
々の深さが問題ではなくこれらの総和（即ち、表面欠陥
深さ＝ａ＋ｂ＋ｃ）の最大値が問題となる。製造された
ままの鋼管の表面欠陥深さの最大値をｄｏ、ＣＲＦ加工
後の残留表面欠陥深さの最大値をｄ、とすると、後述の
実施例で述べるように両者の間にほぼ下記（１）式が成
り立つ、なお、上記最大値とは、鋼管内外表面の各位置
における値のうち、最も大きいものをいう。

ｄｅ＝Ｒ’ｄ＋　　　　　　・・・（１）こ°こで、Ｒ
は加工度であり、加工前の鋼管直径と加工後の製品直径
との比（Ｒ＞１）である。

一方、最終研削工程での各部の研削代は全周に一様では
なく製品の真円度に依存する。このときの最小研削代δ
１．は下記（２）式で表せる。

δ、ｉ、−ｍ　　（ｒｍｍｘ　　ｒａｌｍ　）　　”　
・（２）ここで、ｍは研削ストローク量、「１．おば製
品の最大半径、「、１．は製品の最小半径である。

最終研削工程で残留表面欠陥が完全に除去されるために
は、上記（１）式および（２）式から導かれる下記（３
）式が成り立つことが必要である。

ｄ＊＝Ｒ（ｍ　　（ｒａｎｇ　　ｒａＡ、））　　”　
１３）加工度Ｒは通常１．３〜１．５程度であり、研削
ストロークｍは一般に２００μｍ程度である。また後述
の実施例で示すように（「１．ヨーｒ　ＩＩ！１１）　
−３０〜６０μｍとなるため、ｄ、は約１８０〜２５０
μｍとなる。

そこで本発明では安全を見込み、表面欠陥深さを１５０
μｍ（０，１５−一）以下とする。

上記のように表面欠陥深さを０．１５ｍｍ以下とするの
は、熱処理炉の雰囲気を調整してスケールや脱炭層の発
生を抑制するとともに、製管時に使用する工具（ロール
、マンドレル、ダイス、プラグ等）の表面性状を良好に
保つ等の方法で達成できる。

表面欠陥のうち、脱炭層は上記０．１５■−以下の範囲
であれば存在していてもよく、この脱炭層はＣＲＦ加工
の際の微小割れの発生防止に寄与する。

通常の鋼管の製造過程では、穿孔圧延前の加熱や、焼鈍
などの工程で、管の内外表面には脱炭層ができる。この
脱炭層は、従来は好ましくないものと考えられていたが
、その厚さ　（深さ）次第ではＣＲＦ加工の際に微小割
れの発生を防止する好ましい効果があることがわかった
。

第３図は、後述の第５表のＷ材の鋼管と同じ鋼を使用し
、実施例３と同じ条件で同じ寸法の鋼管を作製し、球状
化焼鈍および最終軟化焼鈍における炉内雰囲気を調整し
て脱炭層の厚みを変化させたものを、実施例３と同じ条
件でＣＲＦ加工し、脱炭層の厚さと加工割れとの関係を
調べた結果である。

図示のとおり、脱炭層が厚い程、割れ発生頻度が小さく
なり、その厚さが０．０５ｍｍ以上であれば、割れは全
く発生しない、このように脱炭層が割れ発生を少な（す
る理由は、脱炭層のＣ含有量が芯部に較べて低いため低
硬度となり加工性が良くなるからであると考えられる。

実施例３にも示すように、適切な厚さの脱炭層が存在す
る場合には、鋼管素地の硬さがｌｌＲ１１１００を超え
ていても割れの発生なしにＣＲＦ加工ができる。

しかしながら、脱炭層の厚さを含む表面欠陥深さの和は
、前記のとおり０．１５＋ｕ＋以下とすべきであるから
、脱炭層の厚さの最大値は０．１５ｍｍとなる。

従って、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲に調整するのが
最も望ましいと言える。この調整は、熱処理炉の雰囲気
を調整することによって容易に実施できる。

以下、本発明の軸受レース用鋼管を実施例に基づいて説
明する。

〔実施例１・・・化学組成、炭化物粒径、硬さの影響］
第１表に示す化学組成の綱を真空溶解炉で溶製し、２）
、！ＩＩ塊とした後、熱間圧延でφ１４７−−のビレッ
トとした。これを１２５０℃に加熱してマンネスマン製
管法で継目無管とし、球状化焼鈍、冷間抽伸、最終焼鈍
の工程を経て外径３８．６ｍｍ、内径２１．３−一の鋼
管を製造した。このとき、球状化焼鈍のヒートパターン
を変化させて炭化物の粒径を調整し、また最終焼鈍条件
を調整して硬さを変化させた。

上記によって製造した鋼管の内外表面を旋削して表面欠
陥（スケール、脱炭層、微小表面凹凸）を取り除いた後
、突切りバイトで切断して、外径３５．６ｍｍ、内径２
６．６ｓｕｓ、輻１４ｍｍの環状素材とした。

上記の環状素材を用いてＣＲＦ加工を行い、内径３９−
■、外径４７１１転幅１４−１軌道溝深さ１．５−一、
軌道溝曲率半径４．２−一の軸受用レースを製造し、割
れ発生の有無と割れ深さを調べた。

第１表において、Ａ材は本発明の鋼管であり、Ｂ材及び
Ｃ材はＡ材と同じ化学組成を有するが、Ｂ材は球状化焼
鈍を故意に不適切に施して炭化物を１５ｕ−程度に粗大
化させたもの、Ｃ材は冷間抽伸のままの材料で硬度をＨ
ＲＢ１０３と高くしたものである。Ｄ材はＳを多く含有
させてＭｎＳ系介在物を多量に形成させたもの、Ｅ材は
０含有量を増やしてＡ　１　＊Ｏｓ系介在物を多く形成
させたもの・である、Ｆ材はＡ材と同等の成分でＮｏを
含有させたものである。Ｇ材は硬さはやや高いがＰを極
低レベルに抑えた本発明の鋼管、Ｈ材はＰの高い比較材
である。

ＣＲＦ加工後の割れ発生状況を第１表に併記する０割れ
発生の有無は５０倍の顕微鏡で表面検査を行って調査し
、割れの深さは断面を研磨した後、１００倍の顕微鏡で
調べた。

第１表から明らかなように、本発明のＡ材、Ｆ材および
Ｇ材では微小割れは発生していない、しかし化学組成が
Ａ材と同じでも炭化物が粗大化したＢ材と硬度を高くし
たＣ材はいずれも割れが生じている。また本発明で規定
する化学組成から外れたＤ材、Ｅ材およびＨ材にも割れ
が発生しておりその深さが深い。

以上のことから、化学組成を所定範囲に収めて非金属介
在物を低減させ、炭化物の粗大化を抑制し、硬度を低下
させるならば、ＣＲＦ加工時の微小割れを防止できるこ
とがわかる。

〔実施例２・・・表面欠陥と寸法精度の影響〕第２表に
示す化学組成と硬度を有する鋼管（外径３５．６ｍｍ、
内径２６．６−量）を実施例！と同じ工程で製造した。

ここで寸法精度は、冷間抽伸においてダイス、およびプ
ラグを変更して調整したもので、第２表には内外径をマ
イクロメーターでそれぞれ測定し、その悪い方の値を範
囲で示した。

第２表において、１材、Ｊ材およびＬ材は本発明の鋼管
であり、Ｋ材は■・材に放電加工を加え、その軸方向に
深さ１６０〜２１０μｍの人工欠陥をつけたものである
。また、Ｍ材は寸法精度が±０．０５と悪いものである
。

上記の鋼管を突切りバイトで幅１４ｍｍに切断し、その
ままＣＦＲ加工に供した。ＣＦＲ加工の条件は実施例１
と同じである。

ＣＲＦ加工した後の内外径を測定した結果、Ｍ材から製
造したレースは１法にバラツキが大きく、そのままでは
適正な製品にはならなかった。

加工前後の各社の表面欠陥深さを第３表に示す。

なお、Ｍ材は前記のように製品精度が不良であったため
、第３表には記載していない６表中、表面欠陥深さとは
、スケール層、脱炭層および微小表面凹凸の総和を意味
し、これらは断面を研磨して顕微鏡によって調査したも
のである。第３表の加工前の欄の表面欠陥深さをみると
、１材では１６〜４８μｍ、Ｊ材では６９〜１１８１　
ｓ、Ｋ材では１６８〜２２３ｐ鵬そしてＬ材では６５〜
１５０μｍである、これをＣＲＦ加工すると同表右横に
示す表面欠陥深さとなる。ＣＲＦ加工によりいずれも表
面欠陥深さは減少し、その関係は前記（１）式をほぼ満
足していることが分かる。この実施例のＣＲＦ加工では
微小割れは発生しなかった。

次にＣＲＦ加工後の製品の真円度を評価するため、３次
元形状測定器を用いて内径及び外径を測定した。その測
定の１例は第４図のとおりであり、各社の測定値から半
径差（ｒａａｗ　　ｒａｉｎ　）を求めると第４表の左
欄のようになる。これから明らかなように各社ともほぼ
同じレベルであり、その値は３０〜６０μｍの範囲にあ
る。そしてこの値をもとに前記（２）式を用いて最小研
削代を求めると第５表の右欄に示す値となる。この値と
第３表のＣＲＦ加工後の表面欠陥深さから、１材、Ｊ材
およびＬ材では表面欠陥は完全に除去されるが、Ｋ材は
表面欠陥深さ（１３２〜１７１μｍ）が最小研削代（１
４２〜１７０μｍ）より大きいために完全には除去され
ないことがわかる。このように本発明の規定する寸法精
度と表面欠陥深さ以下である１材、Ｊ材およびＬ材は製
造したままの鋼管をそのままＣＲＦ加工に供することが
可能であり、従って、軸受レースの製造コストを大きく
節減することができる。

しかしに材はそのままＣＲＦ加工に供することができず
、事前に表面を旋盤切削するか、ＣＲＦ加工後に大きな
表面研削を行わなければならいから、それだけレースの
製造コストが嵩むことになる。

〔実施例３・・・脱炭層の影響〕 第５表に示す化学組成の鋼を真空溶解炉で溶製し２トン
インゴツトとした後、熱間圧延でφ１４７ｍｍのビレシ
トとした。

前記ビレットを１２５０°Ｃに加熱してマンネスマン穿
孔を行い、さらに球状化焼鈍においてヒートパターンを
変化させて縦化物の粒径を調整した０次いで抽伸率３８
％で冷間抽伸を実施した。このとき、ダイス、プラグを
変更して寸法精度の調整を行った。さらに、硬さを所定
の値にするために、加熱温度を調整して最終焼鈍を行っ
た。

以上の条件で、内径２６．６ｍｍ、外径３５．６ｍｍの
鋼管を製管した。

なお、脱炭層の厚さを調整するため、前記球状化焼鈍お
よび最終焼鈍は、炉内ガスの種類を種々変えて実施した
。

第５表の寸法精度の欄には、内径、外径の寸法のうち、
どちらか精度の悪い方の値を示し、また、脱炭層の厚さ
の欄には内面側の脱炭層厚さを示した。

こうして得られた鋼管を突っ切りバイトで幅１４−一の
短管に切断してＣＦＲ加工加工材素材製した。

このとき、鋼管内外表面には何らの加工も施さず、製管
のままの状態とした。

上記の素材をＣＲＦ加工し、内径３９−１外径４７−―
、輻１４ｍｍ、軌道溝深さ１．５ｍｍ、軌道溝曲率半径
４．２−一の軸受用レースを製造した。

第６表に、ＣＲＦ加工の際の割れ発生の有無、割れの深
さ、加工後の寸法精度および表面欠陥深さを示す。

なお、割れの有無は５０倍のａ微鏡によって表面検査を
行うことにより、また、割れ深さは、断面を研磨し１０
０倍の顕微鏡によって、それぞれ調査した。加工後の寸
法精度は、内外径をマイクロメーターでそれぞれ測定し
、悪い方の値で示した。

また表面欠陥深さは断面を研摩して顕微鏡により調査し
た。

第５表および第６表のＮ材、０材、Ｕ材、Ｖ材およびＷ
材は本発明の鋼管である。これらは本発明で定める化学
組成、炭化物粒径、寸法精度、脱炭層厚さおよび表面欠
陥深さの条件を満たしており、従って、ＣＲＦ加工によ
る割れの発生がなく加工後の寸法精度も良好であるとと
もに表面欠陥深さも浅くなっている。即ち、これらの鋼
管を素材として製造した軸受レースは、充分に実用に供
することができる。特に、Ｗ材は硬さ（鋼管素地の硬さ
）がＨＲＢ１００を超えているが、表面に０．０８−の
脱炭層が存在するため、ＣＲＦ加工を行っても割れが発
生してない。

一方、Ｐ材およびＱ材は、化学組成が本発明で定める範
囲をはずれているためにＣＲＦ加工の際に割れを生じて
いる。実用に供するにはこの割れを除去する研削などの
工程が必要となり、製造コストの上昇を招＜、Ｒ材は、
割れの発生はないが、素材鋼管の寸法精度が悪いために
製品の寸法精度も悪く、これもそのままでは実用できな
い、Ｗち、寸法精度を整えるための余分の工程を必要と
する。

さらに、Ｓ材は、縦化物の粒径が大きいためＣＲＦ加工
の際にＰ材、Ｑ材と同しく割れが止している。また、Ｔ
材は、割れの発生はないが、表面欠陥深さが深いため、
通常の！終研削では表面欠陥が残留する恐れがある。こ
のため研削代を多くする必要があり、材ｒ１歩留り低下
、工数増加によるコスト増加を招き実用的でない。

（以下、余白） 第６表 （発明の効果） 本発明は、ＣＲＦ　Ｊ組＋１に供して、その加工の際に
微小割れの発生しない軸受レース用鋼管を従供する。特
に、本発明の鋼管は、寸法精度、表面欠陥を前述のよう
に調整することによって製管のままでＣＲＦ加工に供し
得るものであり、ＣＲＦ加工後は、通常の研削だけで何
らの欠陥もない軸受レース製品となる。

本発明は、軸受レース製造の工程の合理化、製造コスト
の削減に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＣＲＦ法による軸受レースの製造工程を説明
する図で、（ａ）は平面図、（ロ）は、（ａ）のＡ−Ａ
矢視図である。 第２図は、鋼管の表面欠陥を説明する断面拡大模式図で
ある。 第３図は、鋼管の脱炭層の厚さとＣＲＦ加工の際の割れ
発生との関係を示す図である。 第４図は、製品軸受レースの真円度の測定結果の一例を
示す図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．８０〜１．２０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ
   ：２．０％以下、Ｃｒ：０．８０〜１．６０％を含有し
   、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、不純物と
   してのＰ、Ｓ、Ｏ、ＴｉおよびＮが下記の範囲であり、
   組織中に含まれる炭化物の粒径が２μｍ以下で、硬度が
   ＨＲＢ１００以下である冷間転造に適した軸受レース用
   鋼管。 Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０
   ．０００６％以下、Ｔｉ：０．００２％以下、Ｎ：０．
   ００６％以下
2. （２）請求項（１）に記載した合金成分に加えて、更に
   ０．０５〜０．５０重量％のＭｏを含有する請求項（１
   ）の軸受レース用鋼管。
3. （３）内径および外径の寸法精度が±０．０３ｍｍ以内
   で、内外表面それぞれのスケール層、脱炭層および微小
   表面凹凸の深さの総和の最大値が０．１５ｍｍ以下であ
   る請求項（１）または（２）の冷間転造に適した軸受レ
   ース用鋼管。
4. （４）重量％で、 Ｃ：０．８０〜１．２０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ
   ：２．０％以下、Ｃｒ：０．８０〜１．６０％を含有し
   、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、不純物と
   してのＰ、Ｓ、Ｏ、ＴｉおよびＮが下記の範囲であり、
   組織中に含まれる炭化物の粒径が２μｍ以下で、内表面
   および外表面からそれぞれ厚さ０．１５ｍｍ以下の脱炭
   層を持ち、しかも内外表面それぞれのスケール層、脱炭
   層および微小表面凹凸の深さの総和の最大値が０．１５
   ｍｍ以下で、内径および外径の寸法精度が±０．０３ｍ
   ｍ以内である冷間転造に適した軸受レース用鋼管。 Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０
   ．０００６％以下、Ｔｉ：０．００２％以下、Ｎ：０．
   ００６％以下
5. （５）請求項（４）に記載した合金成分に加えて、更に
   ０．０５〜０．５０重量％のＭｏを含有する請求項（４
   ）の軸受レース用鋼管。