JPH05279796A - 軸受用肌焼鋼 - Google Patents

軸受用肌焼鋼

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JPH05279796A
JPH05279796A JP8084692A JP8084692A JPH05279796A JP H05279796 A JPH05279796 A JP H05279796A JP 8084692 A JP8084692 A JP 8084692A JP 8084692 A JP8084692 A JP 8084692A JP H05279796 A JPH05279796 A JP H05279796A
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JP
Japan
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less
bearing
content
steel
cold
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JP8084692A
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English (en)
Inventor
Kazuya Sakaguchi
口 一 哉 坂
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷温間塑性加工性が良好であって軸受構成部
材への塑性加工を割れの発生を伴うことなく行うことが
可能であると共に、肌焼処理時において結晶粒の粗大化
を生じがたく、転動寿命の長い軸受構成部材を得る。 【構成】重量%で、C:0.10〜0.30%、Si:
0.20%以下、Mn:0.30〜1.50%、P:
0.015%以下、S:0.008%以下、Sol.A
l:0.015〜0.060%、N:0.010〜0.
035%、必要に応じてCr:0.3〜1.5%,M
o:0.1〜0.5%,Ni:0.3〜2.5%のうち
の1種または2種以上、O:0.0009%以下、T
i:0.0020%以下、残部Feおよび不純物よりな
る軸受用肌焼鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軸受を構成するインナ
ーレースおよびアウターレースなどの軸受構成部材の素
材として利用するのに好適な軸受用肌焼鋼に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】軸受構成部材の素材として利用するのに
好適な軸受材料としては、例えば、JISに制定された
SUJ 1,SUJ 2,SUJ 3などの高炭素クロ
ム軸受鋼がある。
【0003】一方、軸受構成部材の製造方法として、冷
温間鍛造により製造することも行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
軸受鋼を素材として冷温間鍛造により軸受構成部材を製
造しようとした場合に、この軸受鋼はC含有量が0.9
5〜1.10%の高炭素鋼であるため、冷温間鍛造性が
良くないことから、従来の軸受鋼では冷温間鍛造によっ
て金型寿命をさほど低下させることなく製造することが
困難であった。
【0005】そこで、C含有量が0.10〜0.30%
程度の肌焼鋼を使用し、冷温間鍛造によって所定形状に
加工したのち、浸炭等の肌焼熱処理を行うこともできな
くはないが、従来の肌焼鋼では軸受の疲労強度があまり
良くなくそれゆえ転動寿命の向上に限界があるという問
題点があり、このような問題点を解決することが課題と
なっていた。
【0006】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、冷温間塑性加工性が良好で
あって軸受構成部材への塑性加工を割れの発生を伴うこ
となく行うことが可能であると共に、肌焼処理時におい
て結晶粒の粗大化を生じがたく、しかも疲労強度がさら
に向上した転動寿命の長い軸受構成部材を得ることが可
能である軸受用肌焼鋼を提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の第一発明に係わ
る軸受用肌焼鋼は、重量%で、C:0.10〜0.30
%、Si:0.20%以下、Mn:0.30〜1.50
%、P:0.015%以下、S:0.008%以下、S
ol.Al:0.015〜0.060%、N:0.01
0〜0.035%、O:0.0009%以下、Ti:
0.0020%以下、残部Feおよび不純物よりなる構
成としたことを特徴としている。
【0008】本発明の第二発明に係わる軸受用肌焼鋼
は、重量%で、C:0.10〜0.30%、Si:0.
20%以下、Mn:0.30〜1.50%、P:0.0
15%以下、S:0.008%以下、Sol.Al:
0.015〜0.060%、N:0.010〜0.03
5%、およびCr:0.3〜1.5%,Mo:0.1〜
0.5%,Ni:0.3〜2.5%のうちの1種または
2種以上、O:0.0009%以下、Ti:0.002
0%以下、残部Feおよび不純物よりなる構成としたこ
とを特徴としている。
【0009】次に、本発明に係わる軸受用肌焼鋼の成分
範囲(重量%)の限定理由について説明する。
【0010】C:0.10〜0.30% Cは軸受構成部材の強度および靭性を確保するのに必要
な元素であるが、このC含有量が0.10%未満では部
材の芯部強度が十分に得られなくなるので好ましくな
く、反対にC含有量が0.30%を超えると肌焼処理後
の部材の芯部における靭性が低下するので好ましくな
い。
【0011】Si:0.20%以下 SiはAl添加に先立って脱酸剤として有効な元素であ
るが、このSi含有量が多くなると冷温間塑性加工性が
低下するのでその上限を規制することが好ましい。
【0012】図1は、冷間塑性加工時の割れ発生に及ぼ
すSi含有量の影響を調べた結果を示す図であって、鋼
中のO≦9ppmのものである。そして、冷間塑性加工
として圧下率75%の加工を加えたときの割れ発生の有
無を調べたところ、図1に示すように、Si含有量が
0.20%を超えると割れ発生率が著しく上昇すること
が明らかとなった。
【0013】したがって、冷温間塑性加工性を向上さ
せ、冷温間塑性加工時の金型寿命を延長させるために
は、Si含有量を0.20%以下とするのが望ましい。
【0014】Mn:0.30〜1.50% Mnは軸受構成部材の焼入れ性を向上させるのに有効な
元素であるが、このMn含有量が0.30%未満では焼
入れ性向上の寄与が少なくなるので好ましくなく、反対
にMn含有量が1.50%を超えると鋼の熱間加工性が
劣化するようになるので好ましくない。
【0015】P:0.015%以下 P含有量が0.015%を超えると、冷温間塑性加工性
が低下し、冷温間塑性加工時に割れを発生したり金型寿
命を低下させたりすることがありうるので、その上限を
0.015%に規制する必要がある。
【0016】S:0.008%以下 S含有量が0.008%を超えると、冷温間塑性加工性
が低下し、冷温間塑性加工時に割れを発生したり金型寿
命を低下させたりすることがありうるので、その上限を
0.008%に規制する必要がある。
【0017】図2は軸受構成部材の疲労強度に及ぼすS
含有量の影響を調べた結果を示す図であって、本発明鋼
および比較鋼についてそれぞれの疲労強度特性(L10
寿命)を調べたところ、図2に示すように、S含有量が
0.008重量%を超えると疲労強度が著しく低下する
ことが認められた。
【0018】Sol.Al:0.015〜0.060% Sol.Alは、粗粒の発生を阻止するためにNを適量
添加すると共にN含有量を多少増大させたことにより生
じる靭性の低下を防ぐのに添加するが、このAl含有量
が0.015%未満の場合には、Nを規定量含有させた
ときでも粗粒が発生するので、0.015%以上含有さ
せる必要がある。しかし、0.060%を超えると鋼の
清浄度が悪化して靭性の低下、軸受寿命の低下をきたす
ので好ましくない。
【0019】N:0.010〜0.035% N含有量が0.010%未満の場合には、肌焼処理時に
おける異常粗粒の発生を阻止することができなくなるこ
ともあってより高温ないしは長時間の肌焼処理において
粗粒が発生するおそれがでてくることもありうるので、
0.010%以上含有させることとした。しかし、0.
035%を超えるとブローを生じて製造性を害すること
となるので好ましくない。
【0020】Cr:0.3〜1.5%,Mo:0.1〜
0.5%,Ni:0.3〜2.5%のうちの1種または
2種以上 Cr,Mo,Niは焼入れ性の向上に有効な元素である
ので、軸受構成部材の大きさ等により任意に選択される
元素である。
【0021】これらのうち、Cr含有量が0.3%未満
では焼入れ性向上の効果が小さいので好ましくなく、反
対にCr含有量が1.5%を超えると浸炭層の炭化物量
が過大となるので好ましくない。
【0022】また、Mo含有量が0.1%未満では焼入
れ性向上の効果が小さいので好ましくなく、反対にMo
含有量が0.5%を超えても焼入れ性向上の効果は小さ
く、高価な元素でもあるので0.5%以下とすることが
好ましい。
【0023】さらに、Ni含有量が0.3%未満では焼
入れ性向上の効果が小さいので好ましくなく、反対に
2.5%を超えても焼入れ性向上の効果は小さく、高価
な元素でもあるので2.5%以下とすることが好まし
い。
【0024】O:0.0009%以下 O含有量が0.0009%(9ppm)を超えると、冷
温間塑性加工において割れを発生する確率が大となると
共に疲労強度を低下させて転動寿命を短くする可能性が
あるので、その上限を0.0009%(9ppm)に規
制する必要がある。
【0025】図3は軸受構成部材の疲労強度に及ぼすO
含有量の影響を調べた結果を示す図であって、本発明鋼
および比較鋼についてそれぞれの疲労強度特性(L10
寿命)を調べたところ、図3に示すように、O含有量が
0.0009%(9ppm)を超えると疲労強度が著し
く低下することが認められた。
【0026】Ti:0.0020%以下 Ti含有量が0.0020%(20ppm)を超える
と、軸受構成部材の疲労強度を低下させて転動寿命を短
くするので、その上限を0.0020%(20ppm)
に規制する必要がある。
【0027】図4は軸受構成部材の疲労強度に及ぼすT
i含有量の影響を調べた結果を示す図であって、本発明
鋼および比較鋼についてそれぞれの疲労強度特性(L
10寿命)を調べたところ、Ti含有量が0.0020
%(20ppm)を超えると疲労強度が著しく低下する
ことが認められた。
【0028】このように各々規制することによって、1
5%以下の据込み率あるいは減面率で冷温間塑性加工を
行い、次いでA変態点以上の温度に加熱したときで
も、上記冷温間塑性加工において割れが発生せず、加熱
後の鋼組織に結晶粒度番号で5以下の粗粒が現われず、
かつ靭性値の劣化がなく、軸受構成部材の疲労強度を著
しく向上させうるすぐれた特性の冷温間塑性加工性の良
好な軸受用肌焼鋼とすることができる。
【0029】
【発明の作用】本発明に係わる軸受用肌焼鋼は、重量%
で、C:0.10〜0.30%、Si:0.20%以
下、Mn:0.30〜1.50%、P:0.015%以
下、S:0.008%以下、Sol.Al:0.015
〜0.060%、N:0.010〜0.035%、必要
に応じてCr:0.3〜1.5%,Mo:0.1〜0.
5%,Ni:0.3〜2.5%のうちの1種または2種
以上を含み、O:0.0009%以下、Ti:0.00
20%以下、残部Feおよび不純物よりなるものである
から、Si,P,S,O含有量の規制によって冷温間塑
性加工性に優れたものであって加工時における金型寿命
が増大するものとなり、また、Al,N含有量を適切な
ものとすることによって肌焼処理時において結晶粒の粗
大化が防止されるものとなり、さらに、O,Ti含有量
の規制によってAl,TiN化合物が減少するこ
とによりこれらが亀裂起点となりがたく、転動寿命が増
大したものとなる。
【0030】
【実施例】以下、実施例について比較例と共に説明す
る。
【0031】この実施例では、表1に示す本発明鋼(A
〜F)6種類と、表2に示す比較鋼(G〜Q)11種類
とについてそれぞれ表3,4に示す項目毎に試験した。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】まず、表1,2に示す化学成分の鋼を用い
て、製作しようとする軸受構成部材(この実施例ではア
ウターレース)の素材に適する寸法に切断したのち、冷
間鍛造加工によって圧下率75%の加工率で加工を行
い、次いで、図5に示すように、925℃×30分の条
件で浸炭処理を施したのち、880℃×30分の条件で
加熱保持したのち油冷する焼入れを行い、さらに、18
0℃×2hr加熱保持後空冷する焼もどしを行った。
【0035】そして、上記工程の間において、粒度N
o.5以下の粗粒発生の有無をマクロ腐食により調べる
と共に、割れ発生率を調べ、さらに、転動寿命を調べ
た。これらの結果を表3,4に示す。
【0036】
【表3】
【0037】
【表4】
【0038】表3,4に示すように、本発明実施例で
は、いずれも粗粒の発生がなく、また冷間鍛造加工時に
割れの発生もないと共に、転動寿命が良好なものとなっ
ていることが認められた。
【0039】
【発明の効果】本発明に係わる軸受用肌焼鋼は、上述し
た成分組成を有するものであり、Si,P,S,O含有
量を規制することによって冷温間塑性加工性に優れたも
のとなることから冷温間塑性加工時に割れを発生しがた
いと共に加工時における金型の寿命が増大するものとな
り、また、Al,N含有量を適切なものとすることによ
って肌焼処理時において結晶粒の粗大化が生ずるのを防
止することが可能となり、軸受構成部材の靭性を向上し
たものとすることが可能となり、さらにはO,Ti含有
量を規制することによりAl,TiN化合物が減
少してこれを起点とする亀裂が生じがたいものとなって
疲労強度が向上し、転動寿命が良好である軸受構成部材
とすることが可能であるなどの著しく優れた効果がもた
らされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Si含有量による割れ発生率への影響を調べた
結果を例示するグラフである。
【図2】S含有量による疲労強度(L10寿命)への影
響を調べた結果を例示するグラフである。
【図3】O含有量による疲労強度(L10寿命)への影
響を調べた結果を例示するグラフである。
【図4】Ti含有量による疲労強度(L10寿命)への
影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図5】本発明実施例で採用した熱処理工程を示す説明
図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.10〜0.30%、
    Si:0.20%以下、Mn:0.30〜1.50%、
    P:0.015%以下、S:0.008%以下、So
    l.Al:0.015〜0.060%、N:0.010
    〜0.035%、O:0.0009%以下、Ti:0.
    0020%以下、残部Feおよび不純物よりなることを
    特徴とする軸受用肌焼鋼。
  2. 【請求項2】 重量%で、C:0.10〜0.30%、
    Si:0.20%以下、Mn:0.30〜1.50%、
    P:0.015%以下、S:0.008%以下、So
    l.Al:0.015〜0.060%、N:0.010
    〜0.035%、およびCr:0.3〜1.5%,M
    o:0.1〜0.5%,Ni:0.3〜2.5%のうち
    の1種または2種以上、O:0.0009%以下、T
    i:0.0020%以下、残部Feおよび不純物よりな
    ることを特徴とする軸受用肌焼鋼。
JP8084692A 1992-04-02 1992-04-02 軸受用肌焼鋼 Pending JPH05279796A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003096539A (ja) * 2001-07-17 2003-04-03 Daido Steel Co Ltd 肌焼鋼及びこれを用いた浸炭部品
US6660105B1 (en) 1997-07-22 2003-12-09 Nippon Steel Corporation Case hardened steel excellent in the prevention of coarsening of particles during carburizing thereof, method of manufacturing the same, and raw shaped material for carburized parts
DE19960235B4 (de) * 1998-12-25 2004-05-27 Jfe Steel Corp. Wälzlager
JP2007291436A (ja) * 2006-04-24 2007-11-08 Sumitomo Metal Ind Ltd ボールケージ用高強度肌焼鋼管

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