JPH04168247A - 転動疲労特性に優れた鋼 - Google Patents
転動疲労特性に優れた鋼Info
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- JPH04168247A JPH04168247A JP29489990A JP29489990A JPH04168247A JP H04168247 A JPH04168247 A JP H04168247A JP 29489990 A JP29489990 A JP 29489990A JP 29489990 A JP29489990 A JP 29489990A JP H04168247 A JPH04168247 A JP H04168247A
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Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、転動疲労特性に優れていることが要求される
用途、例えば軸受、歯軍、摺動部材などの素材として好
適に利用される転動疲労特性に優れた鋼に関するもので
ある。 （従来の技術） 従来、高強度材料の疲労特性には、Ａｌ２Ｏ。 のような酸化物系介在物が有害であることが知られてお
り、−数的には疲労特性の改芒を目的として酸化物系介
在物を低減する手法が採用されている。また、軸受など
のように転動疲労を受ける部材においても酸化物系介在
物の有害性が知られており、同様の溶製方法が採用され
ている。 この場合、酸化物系介在物などを溶解時に低減する手法
としては、鋼中の［０１を真空脱ガス処理等によって低
減させ、介在物と鋼との比重差による浮上分離によって
含有景を低減させるようにすることも行われている。 （発明が解決しようとする！［） しかしながら、溶解時にＡｔ２０．などを低減させるた
めには長時間の真空脱ガス処理が必要となり、また原材
料の面からもＡＩの混入を防止するなどの必要があり、
工業的に困難なことが多いという課題があった。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされた
もので、鋼中の［０コ含有毒を極微量にまで低減させる
必要がなく、したがって長時間の真空脱ガス処理を必要
とすることがないにもががわらず、転動疲労特性に優れ
たものとなっている転動疲労特性に優れた各種鋼を提供
することを目的としている。
用途、例えば軸受、歯軍、摺動部材などの素材として好
適に利用される転動疲労特性に優れた鋼に関するもので
ある。 （従来の技術） 従来、高強度材料の疲労特性には、Ａｌ２Ｏ。 のような酸化物系介在物が有害であることが知られてお
り、−数的には疲労特性の改芒を目的として酸化物系介
在物を低減する手法が採用されている。また、軸受など
のように転動疲労を受ける部材においても酸化物系介在
物の有害性が知られており、同様の溶製方法が採用され
ている。 この場合、酸化物系介在物などを溶解時に低減する手法
としては、鋼中の［０１を真空脱ガス処理等によって低
減させ、介在物と鋼との比重差による浮上分離によって
含有景を低減させるようにすることも行われている。 （発明が解決しようとする！［） しかしながら、溶解時にＡｔ２０．などを低減させるた
めには長時間の真空脱ガス処理が必要となり、また原材
料の面からもＡＩの混入を防止するなどの必要があり、
工業的に困難なことが多いという課題があった。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされた
もので、鋼中の［０コ含有毒を極微量にまで低減させる
必要がなく、したがって長時間の真空脱ガス処理を必要
とすることがないにもががわらず、転動疲労特性に優れ
たものとなっている転動疲労特性に優れた各種鋼を提供
することを目的としている。
【発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明に係わる転動疲労特性に優れた鋼は、炭素鋼（Ｓ
Ｃ材など）、合金ｇｉ４（ＳＮＣ材、ＳＮＣＭ材、ＳＣ
ｒ材、３０Ｍ材、ＳＭｎ材、ＳＭｎＣ材、ＳＡＣＭ材な
ど）、軸受ｆｇＩ４（ＳｔｌＪ材など）等の鋼中に存在
する酸化物系介在物の組成（重量比）が、実質的に、Ｓ
ｉＯ□ ：２５〜８０％、Ａｌ２ｏ、：５〜３０％、Ｃ
ａＯ＋ＭｎＯ： １０〜５５％（ただし、ＳｉＯ，、Ａ
ｌ２Ｏ，、ＣａＯ。 ＭｎＯおよびその他の酸化物の合計が１００％）の範囲
にあり、かつまた圧延および鍛造などの加工後における
酸化物系介在物のアスペクト比が３゜０以上のものが６
０％以上含まれている構成のものとしたことを特徴とし
ており、このような鋼の構成を前述した従来の課題を解
決するための手段としている。 通常の場合、鋼中における酸化物系の介在物は、実質的
にＳｉＯ２．Ａ１２０１．ＣａＯ，ＭｎＯ。 ＭｇＯから形成されるが、その組成は、溶解する時点で
溶鋼組成、スラグ組成、原材料等に影響され、このよう
な介在物は転動疲労特性だけでなく、加工性や機械的性
質の低下を招くことが知られている。 そして、Ａｌ２Ｏ３を含有する酸化物系介在物において
は、５ｉｎ２が２５％よりも少ないときには、はとんど
延性を示さず、圧延および鍛造等の加工を行ってもこれ
らの酸化物系介在物が伸長せず、アスペクト比が小さい
ものとなって、球状に近い形状を示すため、転動疲労特
性に劣ったものとなる。また、ＣａＯ＋ＭｎＯが１０〜
５５％の場合においてＳ ｉ Ｑ２が８０％を超えると
延性が低下し、その結果としてアスペクト比が３．０以
上のものが６０％以上を占めるものとなすことが困難で
ある。 ここで、ＣａＯ＋ＭｎＯは１０〜５５％の範囲としたが
、これらの範囲を外れると上述したと同様に延性の大き
い介在物とならないので好ましくない。 さらに、Ｃａｏ＋ＭｎＯが１０〜５５％あ場合にＡｌ２
Ｏ，が３ｏ％を超えると、介在物の延性が低下するので
好ましくなく、Ａｌ２Ｏ，が５％未満ではアスペクト比
が３．０以上のものが６０％以上占めるものとなすこと
が困難であるため、転動疲労特性の向上にとって好まし
くない。 これらの酸化物系介在物において、そのアスペクト比が
大きければ、鋼の転動疲労特性は向上するが、その絶対
ｍが大きくなりすぎる場合には機械的強度、とくに靭性
の低下を生ずることがあるため、これらの酸化物系介在
物は面積比で１．０％以内とすることが望ましい。 本発明に係わる転動疲労特性に優れた鋼は、上述した酸
化物系介在物の組成を有するものであり、鋼の化学成分
組成としては、重量比で、Ｃ： Ｑ。 １５〜１．２０％、Ｓ ｉ ： ０． １５〜２． ５
０％、Ｍｎ ： ０．１０〜３． ００％、およびＮｉ
：３％以下（不純物である場合を含む）、Ｃｒ：３％以
下（不純物である場合を含む）、Ｍｏ：３％以下（不純
物である場合を含む）のうちから選ばれる１種または２
種以上、さらに必要に応じてｖ：０゜０３〜０．５０％
、Ｎｂ：０．００５〜０．５００％、Ｂ ： Ｏ，００
０２〜０．０１００％（７）５ちから選ばれるＩｗｌま
たは２種以上、同じく必要に応じてＰｂ：０．００５〜
０．１００％、Ｓ：Ｑ。 １０％以下、Ｃａ：Ｏ，０００２〜０．１０００％、Ｔ
ｅ ： Ｏ，０００２〜０．１０００％、Ｂｉ：０．０
００２〜０．１０００％、ＲＥＭ：０．０００２〜０．
１０００％のうちがら選ばれる１種または２種以上を含
み、残部Ｆｅおよび不純物からなるものとすることがよ
り望ましい。 これら各元素のうち、Ｃは鋼の強度を確保するために０
．１５％以上とするのが良いが、多すぎるとオーステナ
イトの残留士が増大するので、１゜２０％以下とするの
がよい。そして、浸炭用鋼として用いる場合にはＣｍを
０．１５〜０．３０％とするのが望ましく、０．１５％
よりも少ないと芯部の強度が十分でなく、０．３０％よ
りも多いと芯部の延性が低下する。また、高周波焼入れ
して使用する場合にはｃｆｌを０．３０−０．６０％と
するのが望ましく、０．３０％よりも少ないと所要の表
面硬さを得ることができず、０．６０％よりも多いと焼
き割れを発生しゃすくなる。さらに、焼入れ焼もどしを
して使用する場合にはＣＨを０．６０〜１．２０％とす
るのが望ましく、０゜６０％よりも少ないと所要の焼入
れ硬さを得ることができず、１．２０％よりも多いと多
ｎのオーステナイトが残留するので好ましくない。 また、Ｓｉは溶解時に脱酸剤として作用するが、この５
ｉｆｆｉが少ないと転動疲労特性が低下したものとなる
ので、０．１５％以上とするのが良く、５ｉｆｆｌが多
すぎると被削性が劣化するので２．５０％以下とするの
がよい。 さらに、Ｍｎは溶解時に脱酸および脱硫剤として作用す
ると共に焼入れ性の向上に寄与する元素であるが、０．
１０％よりも少ないとこのような効果が小さく、多すぎ
ると被１’ＪＩＩ性が劣化するので３．００％以下とす
るのがよい。 さらにまた、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは転動疲労特性および焼
入れ性の向上に寄与する元素であるので、必要に応じて
これらの１種または２種以上を有効量添加することもよ
いが、これらの含有管が多すぎると被削性が劣化したり
、圧延や鍛造等の加工時に割れが発生したり、鋳造時に
巨大炭化物が発生したりするので、有効ｍを含有させる
としてもＮｉは３％以下、Ｃｒも３％以下、Ｍｏも３％
以下とするのがよい。 さらにまた、Ｖ、Ｎｂ、Ｂは強度の向上に寄与する元素
であり、Ｖ、Ｎｂは結晶粒の微細化によって、また、Ｂ
は焼入れ性の向上によって、強度を向上するのに有効で
あるので、これらの１種または２種以上を必要に応じて
■は０．０３〜０゜５０％、Ｎｂは０．００５〜０．５
００％、Ｂは０．０００２〜０．０１００％の範囲で添
加するのもよい。 さらにまた、Ｐｂ、Ｓ、Ｃａ、Ｔｅ、Ｂｉは被削性の数
倍に有効な元素であり、これらの１種または２種以上を
必要に応じて添加するのもよいが、多く添加しすぎると
熱間加工性や靭性を劣化させるので、添加するとしても
ｐｂはＯ，’００５〜０゜１００％、Ｓは０．１０％以
下、Ｃａは０．０００２〜０．１０００％、Ｔｅは０．
０００２〜０゜１０００％、Ｂｉは０．０００２〜０．
１０００％、ＲＥＭは０．０００２〜０．１０００％の
範囲とするのがよい。 さらに、鋼中のＡＩｍが多い場合にはＡ１２０、を多士
に含む酸化物となりやすい。このＡＩは原料やスラグお
よび炉材等から混入されてくるため、ある程度低下させ
ておく必要がある。そして、おおよそＳｉＯ２：５０％
、Ａ１２０−＋ ：２０％。 ＣａＯ＋ＭｎＯ：３０％からなる酸化物系介在物の組成
とするためにはＡＩは約１０ｐｐｍ程度以下であるよう
にすることが望ましい。 （発明の作用） 本発明に係わる鋼は、炭素Ｍ（ＳＣ材など）、合金鋼（
ＳＮＣ材、ＳＮＣＭ材、ＳＣｒ材、 ＳＣＭ材、ＳＭ
ｎ材、ＳＭｎＣ材、ＳＡＣＭ材など）、軸受鋼（ＳＵＪ
材など）等の鋼中に存在する酸化物系介在物の組成を上
記した特定の範囲に規制すると共に、圧延や鍛造などの
加工後における酸化物系介在物のアスペクト比が３．０
以上のものが６０％以上含まれているものとしているの
で、転動疲労特性の向上に寄与する伸長状の酸化物系介
在物が適全含有していることから、転動疲労特性が向上
したものとなっており、転動寿命の増大したものとなる
という作用がもたらされる。 （実施例） アルゴン雰囲気の誘導炉によって第１表に示す化学成分
を有する各種鋼を溶製し、それぞれ５０１ｃ ｇの鋼塊
に鋳造した。 次に、各鋼塊を熱間鍛造によって直径２０ｍｍの丸棒に
加工し、ＳＵＪ２ｗ４に対しては第１図（ａ）に示す条
件の焼ならしおよび第１図（ｂ）に示す条件の球状化焼
なましを実施し、５Ｃｒ４２０＃ｌに対しては第２図に
示す条件の熱処理を実施し、ＳＮＣＭ４２０ｇｉ１に対
しては第３図に示す条件の熱処理を実施し、Ｓ ５５
（Ｊｌに対しては第４図に示す条件の熱処理を実施した
。 次に、各鋼中の酸化物系介在物を評価するため、第５図
に示すように、各丸棒１の測定面Ｓにおいて、鏡面に研
暦仕上げを行った。 まず、酸化物系介在物の組成を調査するために、Ｘ線マ
イクロアナライザーによって介在物の組成を定量し、各
々の供試鋼について２０個の酸化物系介在物を測定して
それぞれの平均組成を調べた。 この結果を第２表に示す。 第２表に示すように、比較鋼はいずれもＡｌ２Ｏ，が多
い酸化物系介在物となっていることがわかる。 続いて、酸化物系介在物のアスペクト比（長径／矩形）
を調査するために、解像解析装置を用いてそれぞれのア
スペクト比を測定した。なお、この測定では、倍率２０
００倍で２０視野を測定してその平均値を求めた。この
結果を同じく第２表に示す。 第２表に示すように、本発明鋼ではアスペクト比３．０
以上のものが６０％以上、平均アスペクト比が３．９以
上となっているのに対して、比較鋼では平均アスペクト
が３．０よりも小さいものであった。 次に、本発明および比較鋼の転動寿命を調べるために、
まず、機械加工によって鍛伸方向がら直径１２ｍｍ、長
さ２２ｍｍの円柱を作製し、続いて５ＵＪ２鋼に対して
は第６図（ａ）に示す条件の焼入れおよび第６図（ｂ）
に示す条件の焼もどしによる熱処理を実施し、５Ｃｒ４
２０鋼に対しては第７図（ａ）に示す条件の浸炭焼入れ
および第７図（ｂ）示す条件の焼もどしによる熱処理を
実施し、ＳＮＣＭ４２０ｆ１Ｍに対しては第８図（ａ）
に示す条件の浸炭焼入れおよび第８図（ｂ）に示す条件
の焼もどしによる熱処理を実施し、８５５Ｃ鋼に対して
は第３表に示す条件の高周波焼入れおよび第９図に示す
条件の焼もどしによる高周波熱処理を実施した。 第３表 次いで、各熱処理材の表面を研磨加工して転動寿命試験
に供した。 この転動寿命試験は、ラジアル式の転動疲労試験機を用
いて行い、負荷応力６００ｋｇｆ／ｍｍ２で実施した。 これらの結果を第４表ないし第７表に示す。なお、転動
疲労寿命（Ｌ、。）は、ｎ＝２４点の試験を実施し、累
積損傷確率が１０％となる繰返し数をり、。寿命と定義
した。また、第４表に５ＵＪ２鋼の転動疲労寿命におい
ては比較鋼Ｎｏ、２１を基準とし、第５表の５Ｃｒ４２
０鋼の転動疲労寿命においては比較鋼Ｎｏ、２３を基準
とし、第６表のＳＮＣ，Ｍ４２０ｔ９１の転動疲労寿命
においては比較鋼Ｎｏ、２４を基準とし、第７表の３５
５Ｃ鋼の転動疲労寿命においては比較鋼Ｎｏ、２５を基
準として相対値により示した。 応４表 第５表 第 ６ 表 第７表 第４表ないし第７表に示す結果より明ら力）なように、
本発明鋼はいずれも比較鋼に比べて転動疲労寿命が大き
な値を示しており、また機械的強度も比較鋼に劣らない
優れたものであって、靭性の低下は認められなかった。 【発明の効果】 本発明に係わる鋼は、炭素鋼２合金鋼、軸受鋼などの鋼
中に存在する酸化物系介在物の組成（重量比）カ、実質
的ニ、Ｓ ｉ Ｏｘ ： ２５〜８０％、Ａ ｌ ２０
ｓ ： ５〜３０％、ＣａＯ＋ＭｎＯ：１０〜５５％
（ただし、Ｓ ｉ０２ 、Ａｌ１０ｓ 、ＣａＯ，Ｍｎ
Ｏおよびその他の酸化物の合計が１００％）の範囲にあ
り、かつまた圧延および鍛造などの加工後における酸化
物系介在物のアスペクト比が３．０以上のものが６０％
以上含まれている構成としたから、圧延や鍛造などの加
工後において、転動疲労強度の向上に寄与する伸長状の
酸化物系介在物が適量含有されたものとなっており、球
状に近い酸化物系介在物の存在が抑制されたものとなっ
ているので、転動疲労特性に優れたものとなっているこ
とから、従来のように長時間の真空脱ガス処理を施さな
い鋼素材としたときでも、軸受。 歯車、摺動部材などの転動寿命を大幅に増大させたもの
とすることが可能であるという著しく優れた効果がもた
らされる。
Ｃ材など）、合金ｇｉ４（ＳＮＣ材、ＳＮＣＭ材、ＳＣ
ｒ材、３０Ｍ材、ＳＭｎ材、ＳＭｎＣ材、ＳＡＣＭ材な
ど）、軸受ｆｇＩ４（ＳｔｌＪ材など）等の鋼中に存在
する酸化物系介在物の組成（重量比）が、実質的に、Ｓ
ｉＯ□ ：２５〜８０％、Ａｌ２ｏ、：５〜３０％、Ｃ
ａＯ＋ＭｎＯ： １０〜５５％（ただし、ＳｉＯ，、Ａ
ｌ２Ｏ，、ＣａＯ。 ＭｎＯおよびその他の酸化物の合計が１００％）の範囲
にあり、かつまた圧延および鍛造などの加工後における
酸化物系介在物のアスペクト比が３゜０以上のものが６
０％以上含まれている構成のものとしたことを特徴とし
ており、このような鋼の構成を前述した従来の課題を解
決するための手段としている。 通常の場合、鋼中における酸化物系の介在物は、実質的
にＳｉＯ２．Ａ１２０１．ＣａＯ，ＭｎＯ。 ＭｇＯから形成されるが、その組成は、溶解する時点で
溶鋼組成、スラグ組成、原材料等に影響され、このよう
な介在物は転動疲労特性だけでなく、加工性や機械的性
質の低下を招くことが知られている。 そして、Ａｌ２Ｏ３を含有する酸化物系介在物において
は、５ｉｎ２が２５％よりも少ないときには、はとんど
延性を示さず、圧延および鍛造等の加工を行ってもこれ
らの酸化物系介在物が伸長せず、アスペクト比が小さい
ものとなって、球状に近い形状を示すため、転動疲労特
性に劣ったものとなる。また、ＣａＯ＋ＭｎＯが１０〜
５５％の場合においてＳ ｉ Ｑ２が８０％を超えると
延性が低下し、その結果としてアスペクト比が３．０以
上のものが６０％以上を占めるものとなすことが困難で
ある。 ここで、ＣａＯ＋ＭｎＯは１０〜５５％の範囲としたが
、これらの範囲を外れると上述したと同様に延性の大き
い介在物とならないので好ましくない。 さらに、Ｃａｏ＋ＭｎＯが１０〜５５％あ場合にＡｌ２
Ｏ，が３ｏ％を超えると、介在物の延性が低下するので
好ましくなく、Ａｌ２Ｏ，が５％未満ではアスペクト比
が３．０以上のものが６０％以上占めるものとなすこと
が困難であるため、転動疲労特性の向上にとって好まし
くない。 これらの酸化物系介在物において、そのアスペクト比が
大きければ、鋼の転動疲労特性は向上するが、その絶対
ｍが大きくなりすぎる場合には機械的強度、とくに靭性
の低下を生ずることがあるため、これらの酸化物系介在
物は面積比で１．０％以内とすることが望ましい。 本発明に係わる転動疲労特性に優れた鋼は、上述した酸
化物系介在物の組成を有するものであり、鋼の化学成分
組成としては、重量比で、Ｃ： Ｑ。 １５〜１．２０％、Ｓ ｉ ： ０． １５〜２． ５
０％、Ｍｎ ： ０．１０〜３． ００％、およびＮｉ
：３％以下（不純物である場合を含む）、Ｃｒ：３％以
下（不純物である場合を含む）、Ｍｏ：３％以下（不純
物である場合を含む）のうちから選ばれる１種または２
種以上、さらに必要に応じてｖ：０゜０３〜０．５０％
、Ｎｂ：０．００５〜０．５００％、Ｂ ： Ｏ，００
０２〜０．０１００％（７）５ちから選ばれるＩｗｌま
たは２種以上、同じく必要に応じてＰｂ：０．００５〜
０．１００％、Ｓ：Ｑ。 １０％以下、Ｃａ：Ｏ，０００２〜０．１０００％、Ｔ
ｅ ： Ｏ，０００２〜０．１０００％、Ｂｉ：０．０
００２〜０．１０００％、ＲＥＭ：０．０００２〜０．
１０００％のうちがら選ばれる１種または２種以上を含
み、残部Ｆｅおよび不純物からなるものとすることがよ
り望ましい。 これら各元素のうち、Ｃは鋼の強度を確保するために０
．１５％以上とするのが良いが、多すぎるとオーステナ
イトの残留士が増大するので、１゜２０％以下とするの
がよい。そして、浸炭用鋼として用いる場合にはＣｍを
０．１５〜０．３０％とするのが望ましく、０．１５％
よりも少ないと芯部の強度が十分でなく、０．３０％よ
りも多いと芯部の延性が低下する。また、高周波焼入れ
して使用する場合にはｃｆｌを０．３０−０．６０％と
するのが望ましく、０．３０％よりも少ないと所要の表
面硬さを得ることができず、０．６０％よりも多いと焼
き割れを発生しゃすくなる。さらに、焼入れ焼もどしを
して使用する場合にはＣＨを０．６０〜１．２０％とす
るのが望ましく、０゜６０％よりも少ないと所要の焼入
れ硬さを得ることができず、１．２０％よりも多いと多
ｎのオーステナイトが残留するので好ましくない。 また、Ｓｉは溶解時に脱酸剤として作用するが、この５
ｉｆｆｉが少ないと転動疲労特性が低下したものとなる
ので、０．１５％以上とするのが良く、５ｉｆｆｌが多
すぎると被削性が劣化するので２．５０％以下とするの
がよい。 さらに、Ｍｎは溶解時に脱酸および脱硫剤として作用す
ると共に焼入れ性の向上に寄与する元素であるが、０．
１０％よりも少ないとこのような効果が小さく、多すぎ
ると被１’ＪＩＩ性が劣化するので３．００％以下とす
るのがよい。 さらにまた、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは転動疲労特性および焼
入れ性の向上に寄与する元素であるので、必要に応じて
これらの１種または２種以上を有効量添加することもよ
いが、これらの含有管が多すぎると被削性が劣化したり
、圧延や鍛造等の加工時に割れが発生したり、鋳造時に
巨大炭化物が発生したりするので、有効ｍを含有させる
としてもＮｉは３％以下、Ｃｒも３％以下、Ｍｏも３％
以下とするのがよい。 さらにまた、Ｖ、Ｎｂ、Ｂは強度の向上に寄与する元素
であり、Ｖ、Ｎｂは結晶粒の微細化によって、また、Ｂ
は焼入れ性の向上によって、強度を向上するのに有効で
あるので、これらの１種または２種以上を必要に応じて
■は０．０３〜０゜５０％、Ｎｂは０．００５〜０．５
００％、Ｂは０．０００２〜０．０１００％の範囲で添
加するのもよい。 さらにまた、Ｐｂ、Ｓ、Ｃａ、Ｔｅ、Ｂｉは被削性の数
倍に有効な元素であり、これらの１種または２種以上を
必要に応じて添加するのもよいが、多く添加しすぎると
熱間加工性や靭性を劣化させるので、添加するとしても
ｐｂはＯ，’００５〜０゜１００％、Ｓは０．１０％以
下、Ｃａは０．０００２〜０．１０００％、Ｔｅは０．
０００２〜０゜１０００％、Ｂｉは０．０００２〜０．
１０００％、ＲＥＭは０．０００２〜０．１０００％の
範囲とするのがよい。 さらに、鋼中のＡＩｍが多い場合にはＡ１２０、を多士
に含む酸化物となりやすい。このＡＩは原料やスラグお
よび炉材等から混入されてくるため、ある程度低下させ
ておく必要がある。そして、おおよそＳｉＯ２：５０％
、Ａ１２０−＋ ：２０％。 ＣａＯ＋ＭｎＯ：３０％からなる酸化物系介在物の組成
とするためにはＡＩは約１０ｐｐｍ程度以下であるよう
にすることが望ましい。 （発明の作用） 本発明に係わる鋼は、炭素Ｍ（ＳＣ材など）、合金鋼（
ＳＮＣ材、ＳＮＣＭ材、ＳＣｒ材、 ＳＣＭ材、ＳＭ
ｎ材、ＳＭｎＣ材、ＳＡＣＭ材など）、軸受鋼（ＳＵＪ
材など）等の鋼中に存在する酸化物系介在物の組成を上
記した特定の範囲に規制すると共に、圧延や鍛造などの
加工後における酸化物系介在物のアスペクト比が３．０
以上のものが６０％以上含まれているものとしているの
で、転動疲労特性の向上に寄与する伸長状の酸化物系介
在物が適全含有していることから、転動疲労特性が向上
したものとなっており、転動寿命の増大したものとなる
という作用がもたらされる。 （実施例） アルゴン雰囲気の誘導炉によって第１表に示す化学成分
を有する各種鋼を溶製し、それぞれ５０１ｃ ｇの鋼塊
に鋳造した。 次に、各鋼塊を熱間鍛造によって直径２０ｍｍの丸棒に
加工し、ＳＵＪ２ｗ４に対しては第１図（ａ）に示す条
件の焼ならしおよび第１図（ｂ）に示す条件の球状化焼
なましを実施し、５Ｃｒ４２０＃ｌに対しては第２図に
示す条件の熱処理を実施し、ＳＮＣＭ４２０ｇｉ１に対
しては第３図に示す条件の熱処理を実施し、Ｓ ５５
（Ｊｌに対しては第４図に示す条件の熱処理を実施した
。 次に、各鋼中の酸化物系介在物を評価するため、第５図
に示すように、各丸棒１の測定面Ｓにおいて、鏡面に研
暦仕上げを行った。 まず、酸化物系介在物の組成を調査するために、Ｘ線マ
イクロアナライザーによって介在物の組成を定量し、各
々の供試鋼について２０個の酸化物系介在物を測定して
それぞれの平均組成を調べた。 この結果を第２表に示す。 第２表に示すように、比較鋼はいずれもＡｌ２Ｏ，が多
い酸化物系介在物となっていることがわかる。 続いて、酸化物系介在物のアスペクト比（長径／矩形）
を調査するために、解像解析装置を用いてそれぞれのア
スペクト比を測定した。なお、この測定では、倍率２０
００倍で２０視野を測定してその平均値を求めた。この
結果を同じく第２表に示す。 第２表に示すように、本発明鋼ではアスペクト比３．０
以上のものが６０％以上、平均アスペクト比が３．９以
上となっているのに対して、比較鋼では平均アスペクト
が３．０よりも小さいものであった。 次に、本発明および比較鋼の転動寿命を調べるために、
まず、機械加工によって鍛伸方向がら直径１２ｍｍ、長
さ２２ｍｍの円柱を作製し、続いて５ＵＪ２鋼に対して
は第６図（ａ）に示す条件の焼入れおよび第６図（ｂ）
に示す条件の焼もどしによる熱処理を実施し、５Ｃｒ４
２０鋼に対しては第７図（ａ）に示す条件の浸炭焼入れ
および第７図（ｂ）示す条件の焼もどしによる熱処理を
実施し、ＳＮＣＭ４２０ｆ１Ｍに対しては第８図（ａ）
に示す条件の浸炭焼入れおよび第８図（ｂ）に示す条件
の焼もどしによる熱処理を実施し、８５５Ｃ鋼に対して
は第３表に示す条件の高周波焼入れおよび第９図に示す
条件の焼もどしによる高周波熱処理を実施した。 第３表 次いで、各熱処理材の表面を研磨加工して転動寿命試験
に供した。 この転動寿命試験は、ラジアル式の転動疲労試験機を用
いて行い、負荷応力６００ｋｇｆ／ｍｍ２で実施した。 これらの結果を第４表ないし第７表に示す。なお、転動
疲労寿命（Ｌ、。）は、ｎ＝２４点の試験を実施し、累
積損傷確率が１０％となる繰返し数をり、。寿命と定義
した。また、第４表に５ＵＪ２鋼の転動疲労寿命におい
ては比較鋼Ｎｏ、２１を基準とし、第５表の５Ｃｒ４２
０鋼の転動疲労寿命においては比較鋼Ｎｏ、２３を基準
とし、第６表のＳＮＣ，Ｍ４２０ｔ９１の転動疲労寿命
においては比較鋼Ｎｏ、２４を基準とし、第７表の３５
５Ｃ鋼の転動疲労寿命においては比較鋼Ｎｏ、２５を基
準として相対値により示した。 応４表 第５表 第 ６ 表 第７表 第４表ないし第７表に示す結果より明ら力）なように、
本発明鋼はいずれも比較鋼に比べて転動疲労寿命が大き
な値を示しており、また機械的強度も比較鋼に劣らない
優れたものであって、靭性の低下は認められなかった。 【発明の効果】 本発明に係わる鋼は、炭素鋼２合金鋼、軸受鋼などの鋼
中に存在する酸化物系介在物の組成（重量比）カ、実質
的ニ、Ｓ ｉ Ｏｘ ： ２５〜８０％、Ａ ｌ ２０
ｓ ： ５〜３０％、ＣａＯ＋ＭｎＯ：１０〜５５％
（ただし、Ｓ ｉ０２ 、Ａｌ１０ｓ 、ＣａＯ，Ｍｎ
Ｏおよびその他の酸化物の合計が１００％）の範囲にあ
り、かつまた圧延および鍛造などの加工後における酸化
物系介在物のアスペクト比が３．０以上のものが６０％
以上含まれている構成としたから、圧延や鍛造などの加
工後において、転動疲労強度の向上に寄与する伸長状の
酸化物系介在物が適量含有されたものとなっており、球
状に近い酸化物系介在物の存在が抑制されたものとなっ
ているので、転動疲労特性に優れたものとなっているこ
とから、従来のように長時間の真空脱ガス処理を施さな
い鋼素材としたときでも、軸受。 歯車、摺動部材などの転動寿命を大幅に増大させたもの
とすることが可能であるという著しく優れた効果がもた
らされる。
第１図（ａ）（ｂ）はＳＵＪ２ｍに対する各々焼ならし
条件および球状化焼なまし条件を示す説明図、第２図は
５Ｃｒ４２０鋼に対する熱処理条件を示す説明図、第３
図はＳＮ０Ｍ４２０鋼に対する熱処理条件を示す説明図
、第４図は５５５Ｃ鋼に対する熱処理条件を示す説明図
、第５図は丸棒の測定面を示す説明図、第６図（ａ）
（ｂ’）は５ＵＪ２ｆｌｌに対する各々焼入れ条件お
よび焼もどし条件を示す説明図、第７図（ａ）（ｂ）は
５ｃｒ４２０鋼に対する各々浸炭焼入れ条件および焼も
どし条件を示す説明図、第８図（ａ）（ｂ）はＳＮ０Ｍ
４２０鋼に対する各々浸炭焼入れ条件および焼もどし条
件を示す説明図、第９図は５５５Ｃ鋼に対する高周波焼
入れ後の焼もどし条件を示す説明図である。
条件および球状化焼なまし条件を示す説明図、第２図は
５Ｃｒ４２０鋼に対する熱処理条件を示す説明図、第３
図はＳＮ０Ｍ４２０鋼に対する熱処理条件を示す説明図
、第４図は５５５Ｃ鋼に対する熱処理条件を示す説明図
、第５図は丸棒の測定面を示す説明図、第６図（ａ）
（ｂ’）は５ＵＪ２ｆｌｌに対する各々焼入れ条件お
よび焼もどし条件を示す説明図、第７図（ａ）（ｂ）は
５ｃｒ４２０鋼に対する各々浸炭焼入れ条件および焼も
どし条件を示す説明図、第８図（ａ）（ｂ）はＳＮ０Ｍ
４２０鋼に対する各々浸炭焼入れ条件および焼もどし条
件を示す説明図、第９図は５５５Ｃ鋼に対する高周波焼
入れ後の焼もどし条件を示す説明図である。
Claims (6)
- （１）鋼中に存在する酸化物系介在物の組成（重量化）
が、実質的に、 ＳｉＯ＿２：２５〜８０％、 Ａｌ＿２Ｏ＿３：５〜３０％、 ＣａＯ＋ＭｎＯ：１０〜５５％、 （ただし、ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣａＯ、Ｍｎ
Ｏおよびその他の酸化物の合計が１００％）の範囲にあ
り、かつまた加工後における酸化物系介在物のアスペク
ト比が３．０以上のものが６０％以上含まれていること
を特徴とする転動疲労特性に優れた鋼。 - （２）請求項第（１）項に記載の鋼が、重量比で、Ｃ：
０．１５〜１．２０％、Ｓｉ：０．１５〜２．５０％、
Ｍｎ：０．１０〜３．００％、残部Ｆｅおよび不純物か
らなることを特徴とする転動疲労特性に優れた鋼。 - （３）請求項第（１）項に記載の鋼が、重量化で、Ｃ：
０．１５〜１．２０％、Ｓｉ：０．１５〜２．５０％、
Ｍｎ：０．１０〜３．００％、およびＮｉ：３％以下、
Ｃｒ：３％以下、Ｍｏ：３％以下のうちから選ばれる１
種または２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不純物からな
ることを特徴とする転動疲労特性に優れた鋼。 - （４）請求項第（１）項に記載の鋼が、重量比で、Ｃ：
０．１５〜１．２０％、Ｓｉ：０．１５〜２．５０％、
Ｍｎ：０．１０〜３．００％、およびＮｉ：３％以下、
Ｃｒ：３％以下、Ｍｏ：３％以下のうちから選ばれる１
種または２種以上、さらにＶ：０．０３〜０．５０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．５００％、Ｂ：０．０００２〜
０．０１００％のうちから選ばれる１種または２種以上
を含み、残部Ｆｅおよび不純物からなることを特徴とす
る転動疲労特性に優れた鋼。 - （５）請求項第（１）項に記載の鋼が、重量比で、Ｃ：
０．１５〜１．２０％、Ｓｉ：０．１５〜２．５０％、
Ｍｎ：０．１０〜３．００％、およびＮｉ：３％以下、
Ｃｒ：３％以下、Ｍｏ：３％以下のうちから選ばれる１
種または２種以上、さらにＰｂ：０．００５〜０．１０
０％、Ｓ：０．１０％以下、Ｃａ：０．０００２〜０．
１０００％、Ｔｅ：０．０００２〜０．１０００％、Ｂ
ｉ：０．０００２〜０．１０００％、ＲＥＭ：０．００
０２〜０．１０００％のうちから選ばれる１種または２
種以上を含み、残部Ｆｅおよび不純物からなることを特
徴とする転動疲労特性に優れた鋼。 - （６）請求項第（１）項に記載の鋼が、重量比で、Ｃ：
０．１５〜１．２０％、Ｓｉ：０．１５〜２．５０％、
Ｍｎ：０．１０〜３．００％、およびＮｉ：３％以下、
Ｃｒ：３％以下、Ｍｏ：３％以下のうちから選ばれる１
種または２種以上、さらにＶ：０．０３〜０．５０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．５００％、Ｂ：０．０００２〜
０．０１００％のうちから選ばれる１種または２種以上
、さらにＰｂ：０．００５〜０．１００％、Ｓ：０．１
０％以下、Ｃａ：０．０００２〜０．１０００％、Ｔｅ
：０．０００２〜０．１０００％、Ｂｉ：０．０００２
〜０．１０００％、ＲＥＭ：０．０００２〜０．１００
０％のうちから選ばれる１種または２種以上を含み、残
部Ｆｅおよび不純物からなることを特徴とする転動疲労
特性に優れた鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29489990A JPH04168247A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 転動疲労特性に優れた鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29489990A JPH04168247A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 転動疲労特性に優れた鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04168247A true JPH04168247A (ja) | 1992-06-16 |
Family
ID=17813693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29489990A Pending JPH04168247A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 転動疲労特性に優れた鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04168247A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012031457A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-16 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| JP2013001940A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Jfe Steel Corp | 軸受材料 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP29489990A patent/JPH04168247A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012031457A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-16 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| JP2013001940A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Jfe Steel Corp | 軸受材料 |
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