JPH0617224A - 高温転動疲労性に優れた浸炭軸受部品 - Google Patents
高温転動疲労性に優れた浸炭軸受部品Info
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- JPH0617224A JPH0617224A JP17437092A JP17437092A JPH0617224A JP H0617224 A JPH0617224 A JP H0617224A JP 17437092 A JP17437092 A JP 17437092A JP 17437092 A JP17437092 A JP 17437092A JP H0617224 A JPH0617224 A JP H0617224A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の高炭素クロム軸受鋼や肌焼鋼を素材と
したときよりも優れた高温転動疲労性を有し、且つ浸炭
（または浸炭窒化）処理時間の短縮が図れる様な浸炭軸
受部品を提供することにある。 【構成】 Ｃ：０．３〜０．５重量％，Ｓｉ：０．９〜
２重量％，Ｍｎ：０．３〜２重量％，Ｓ：０．０２重量
％以下，Ｃｒ：２．５〜５重量％，Ａｌ：０．０１５〜
０．０６重量％，Ｎ：０．００３〜０．０２重量％を夫
々含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、該不
可避不純物中Ｐ：０．０２重量％以下，Ｔｉ：０．００
２％重量％以下，Ｏ：０．００３重量％以下に夫々抑制
してなる鋼を素材とし、該素材によって作製された部品
に、浸炭または浸炭窒化処理および焼入れ、焼戻し処理
を施したものであり、表層部に折出する炭化物または炭
窒化物の面積率が２〜５０％、平均粒径が３μｍ以下で
ある。
したときよりも優れた高温転動疲労性を有し、且つ浸炭
（または浸炭窒化）処理時間の短縮が図れる様な浸炭軸
受部品を提供することにある。 【構成】 Ｃ：０．３〜０．５重量％，Ｓｉ：０．９〜
２重量％，Ｍｎ：０．３〜２重量％，Ｓ：０．０２重量
％以下，Ｃｒ：２．５〜５重量％，Ａｌ：０．０１５〜
０．０６重量％，Ｎ：０．００３〜０．０２重量％を夫
々含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、該不
可避不純物中Ｐ：０．０２重量％以下，Ｔｉ：０．００
２％重量％以下，Ｏ：０．００３重量％以下に夫々抑制
してなる鋼を素材とし、該素材によって作製された部品
に、浸炭または浸炭窒化処理および焼入れ、焼戻し処理
を施したものであり、表層部に折出する炭化物または炭
窒化物の面積率が２〜５０％、平均粒径が３μｍ以下で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高炭素クロム軸受部品
や肌焼軸受部品より優れた転動疲労性を有する浸炭軸受
部品に関し、殊に高温下の使用環境においても軸受寿命
が低下しない優れた転動疲労性を示す浸炭軸受部品に関
するものである。
や肌焼軸受部品より優れた転動疲労性を有する浸炭軸受
部品に関し、殊に高温下の使用環境においても軸受寿命
が低下しない優れた転動疲労性を示す浸炭軸受部品に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車や産業機械等に用いられる軸受部
品には、従来から高炭素クロム軸受用鋼が素材として汎
用されており、例えばＳＵＪ１（ＪＩＳＧ ４８０５）
のＣｒ量を増やしたＳＵＪ２が中・小型軸受部品に、ま
たＭｎやＳｉ量を増やしたＳＵＪ３が大型軸受部品に夫
々多用されてきた。またＳＣｒ４２０（ＪＩＳＧ ４１
０４）に代表される肌焼軸受鋼も、軸受部品の素材とし
て使用されてきた。
品には、従来から高炭素クロム軸受用鋼が素材として汎
用されており、例えばＳＵＪ１（ＪＩＳＧ ４８０５）
のＣｒ量を増やしたＳＵＪ２が中・小型軸受部品に、ま
たＭｎやＳｉ量を増やしたＳＵＪ３が大型軸受部品に夫
々多用されてきた。またＳＣｒ４２０（ＪＩＳＧ ４１
０４）に代表される肌焼軸受鋼も、軸受部品の素材とし
て使用されてきた。
【０００３】しかしながら近年になって、エンジンの高
出力化、高回転化、機械部品の小型化等に伴なって軸受
まわりの温度が上昇していく傾向にあり、こうした状況
のもとでは、ＳＵＪ２やＳＣｒ４２０等を素材とした軸
受部品では、高温の使用環境における十分な転動疲労寿
命が得られないという問題があった。
出力化、高回転化、機械部品の小型化等に伴なって軸受
まわりの温度が上昇していく傾向にあり、こうした状況
のもとでは、ＳＵＪ２やＳＣｒ４２０等を素材とした軸
受部品では、高温の使用環境における十分な転動疲労寿
命が得られないという問題があった。
【０００４】一方過酷な条件下で使用される軸受部品に
は、ＡＩＳＩ Ｍ５０等が素材として使用される様にな
っている。ＡＩＳＩ Ｍ５０を素材とする軸受部品で
は、高温環境下の使用においても優れた転動疲労性が得
られるが、ＡＩＳＩ Ｍ５０は合金元素を多量に含むこ
とから素材費が高くなり、また加工性の点で問題があ
り、加工費も高くなるという欠点がある。尚、軸受部品
として浸炭または浸炭窒化処理材も使用されており、こ
れらの処理材は一般の焼入れ・焼戻し材に比べて転動疲
労寿命は長くなるが、処理の為の時間が長くなりその為
のコストが高くなるという問題がある。
は、ＡＩＳＩ Ｍ５０等が素材として使用される様にな
っている。ＡＩＳＩ Ｍ５０を素材とする軸受部品で
は、高温環境下の使用においても優れた転動疲労性が得
られるが、ＡＩＳＩ Ｍ５０は合金元素を多量に含むこ
とから素材費が高くなり、また加工性の点で問題があ
り、加工費も高くなるという欠点がある。尚、軸受部品
として浸炭または浸炭窒化処理材も使用されており、こ
れらの処理材は一般の焼入れ・焼戻し材に比べて転動疲
労寿命は長くなるが、処理の為の時間が長くなりその為
のコストが高くなるという問題がある。
【０００５】こうしたことから、高温下（３００℃以
下）での転動疲労性に優れ、従来のＡＩＳＩ Ｍ５０と
比較して素材費や加工費が安価で、且つ浸炭または浸炭
窒化の為の処理時間の短縮を図ることによって熱処理費
の低減が達成できる軸受部品の実現が要望されている。
下）での転動疲労性に優れ、従来のＡＩＳＩ Ｍ５０と
比較して素材費や加工費が安価で、且つ浸炭または浸炭
窒化の為の処理時間の短縮を図ることによって熱処理費
の低減が達成できる軸受部品の実現が要望されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
のもとになされたものであって、その目的は、従来の高
炭素クロム軸受鋼や肌焼鋼を素材としたときよりも優れ
た高温転動疲労性を有し、且つ浸炭（または浸炭窒化）
処理時間の短縮が図れる様な浸炭軸受部品を提供するこ
とにある。
のもとになされたものであって、その目的は、従来の高
炭素クロム軸受鋼や肌焼鋼を素材としたときよりも優れ
た高温転動疲労性を有し、且つ浸炭（または浸炭窒化）
処理時間の短縮が図れる様な浸炭軸受部品を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、Ｃ：０．３〜０．５重量％，Ｓｉ：０．９〜
２重量％，Ｍｎ：０．３〜２重量％，Ｓ：０．０２重量
％以下，Ｃｒ：２．５〜５重量％，Ａｌ：０．０１５〜
０．０６重量％，Ｎ：０．００３〜０．０２％を夫々含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、該不可避
不純物中Ｐ：０．０２重量％以下，Ｔｉ：０．００２％
重量％以下，Ｏ：０．００３重量％以下に夫々抑制して
なる鋼を素材とし、該素材によって作製された部品に、
浸炭または浸炭窒化処理および焼入れ、焼戻し処理を施
したものであり、表層部に折出する炭化物または炭窒化
物の面積率が２〜５０％、平均粒径が３μｍ以下である
点に要旨を有するものである。また本発明に係る軸受部
品は、上記の元素を基本成分とするものであるが、必要
に応じてＭｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｎｂ等を含有する
ものであってもよい。更に、折出する炭化物の３０％以
上をＭ7 Ｃ3 （但し、Ｍは含有金属元素）とすれば、高
温転動疲労性の向上にとってより有効である。
発明とは、Ｃ：０．３〜０．５重量％，Ｓｉ：０．９〜
２重量％，Ｍｎ：０．３〜２重量％，Ｓ：０．０２重量
％以下，Ｃｒ：２．５〜５重量％，Ａｌ：０．０１５〜
０．０６重量％，Ｎ：０．００３〜０．０２％を夫々含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、該不可避
不純物中Ｐ：０．０２重量％以下，Ｔｉ：０．００２％
重量％以下，Ｏ：０．００３重量％以下に夫々抑制して
なる鋼を素材とし、該素材によって作製された部品に、
浸炭または浸炭窒化処理および焼入れ、焼戻し処理を施
したものであり、表層部に折出する炭化物または炭窒化
物の面積率が２〜５０％、平均粒径が３μｍ以下である
点に要旨を有するものである。また本発明に係る軸受部
品は、上記の元素を基本成分とするものであるが、必要
に応じてＭｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｎｂ等を含有する
ものであってもよい。更に、折出する炭化物の３０％以
上をＭ7 Ｃ3 （但し、Ｍは含有金属元素）とすれば、高
温転動疲労性の向上にとってより有効である。
【０００８】
【作用】本発明は上述の如く構成されるが、要するに、
高温下での使用で問題となる硬さの低下を抑制するため
に、各種合金元素量を調整して焼戻し軟化抵抗性を向上
させるとともに、浸炭または浸炭窒化処理を施すことに
よって積極的に炭化物または炭窒化物を折出させ、これ
らの表層部における面積率を２〜５０％、平均粒径を３
μｍ以下とした浸炭軸受部品は、高温での使用条件下で
も優れた転動疲労性を示すことを見出し、本発明を完成
した。また合金元素のうち、Ｃ量を調整することによっ
て、浸炭時間の短縮が図れること、および折出した炭化
物の３０％以上をＭ7 Ｃ3 （但し、Ｍは含有金属元素）
にすれば、高温転動疲労性をさらに向上させることがで
きること等も判明した。まず本発明に係る軸受部品にお
ける化学成分限定理由は下記の通りである。
高温下での使用で問題となる硬さの低下を抑制するため
に、各種合金元素量を調整して焼戻し軟化抵抗性を向上
させるとともに、浸炭または浸炭窒化処理を施すことに
よって積極的に炭化物または炭窒化物を折出させ、これ
らの表層部における面積率を２〜５０％、平均粒径を３
μｍ以下とした浸炭軸受部品は、高温での使用条件下で
も優れた転動疲労性を示すことを見出し、本発明を完成
した。また合金元素のうち、Ｃ量を調整することによっ
て、浸炭時間の短縮が図れること、および折出した炭化
物の３０％以上をＭ7 Ｃ3 （但し、Ｍは含有金属元素）
にすれば、高温転動疲労性をさらに向上させることがで
きること等も判明した。まず本発明に係る軸受部品にお
ける化学成分限定理由は下記の通りである。
【０００９】Ｃ：０．３〜０．５重量％ Ｃは焼入れ・焼戻し後の硬さをＨＲＣ５８以上に確保し
て転動疲労性等の軸受特性を発揮させるのに必要な元素
である。またＣは多く含有させることによって、浸炭時
間（または浸炭窒化時間）を短縮できる元素である。Ｃ
含有量が０．３重量％未満ではこれらの効果が期待され
ず、０．５重量％を超えると靭性，切削性，冷間加工性
および温間加工性が低下する。
て転動疲労性等の軸受特性を発揮させるのに必要な元素
である。またＣは多く含有させることによって、浸炭時
間（または浸炭窒化時間）を短縮できる元素である。Ｃ
含有量が０．３重量％未満ではこれらの効果が期待され
ず、０．５重量％を超えると靭性，切削性，冷間加工性
および温間加工性が低下する。
【００１０】Ｓｉ：０．９〜２重量％ Ｓｉは焼戻しの第１段階（マルテンサイト中に固溶して
いるＣが炭化物として折出する階段）の終了と第２段階
（残留オーステナイトが分解する段階）の開始を遅ら
せ、焼戻し軟化抵抗生を向上させる元素であり、含有量
が０．９重量％未満ではこの効果は少なく、また、２重
量％を超えて含有させてもその効果が飽和するだけでな
く、切削性，冷間加工性および温間加工性が著しく低下
する。
いるＣが炭化物として折出する階段）の終了と第２段階
（残留オーステナイトが分解する段階）の開始を遅ら
せ、焼戻し軟化抵抗生を向上させる元素であり、含有量
が０．９重量％未満ではこの効果は少なく、また、２重
量％を超えて含有させてもその効果が飽和するだけでな
く、切削性，冷間加工性および温間加工性が著しく低下
する。
【００１１】Ｍｎ：０．３〜２重量％ Ｍｎは脱酸・脱硫元素であり、また焼入性を向上させる
元素である。Ｍｎ含有量が０．３重量％未満ではこのよ
うな効果は期待できず、また２重量％を超えて含有して
もその効果は飽和し、かえって切削生，冷温間加工性が
低下する。
元素である。Ｍｎ含有量が０．３重量％未満ではこのよ
うな効果は期待できず、また２重量％を超えて含有して
もその効果は飽和し、かえって切削生，冷温間加工性が
低下する。
【００１２】Ｓ：０．０２重量％以下 Ｓは鋼中において殆どがＭｎＳの形で含有されており、
切削性を向上させる元素である。しかしながらＯ含有量
が少ない場合には転動疲労性を低下させ、また冷間加工
性や温間加工性にも悪影響を及ぼす。よって、これらの
点を考慮してＳ含有量は０．０２重量％以下とする。
切削性を向上させる元素である。しかしながらＯ含有量
が少ない場合には転動疲労性を低下させ、また冷間加工
性や温間加工性にも悪影響を及ぼす。よって、これらの
点を考慮してＳ含有量は０．０２重量％以下とする。
【００１３】Ｃｒ：２．５〜５重量％ Ｃｒは浸炭または浸炭窒化処理において、炭化物また炭
窒化物を生成し、高温での硬さを向上させて高温転動疲
労性を向上させる。Ｃｒ含有量が２．５重量％未満では
炭化物または炭窒化物が粗大化し、転動疲労性が低下す
る。またＣｒ含有量が５重量％を超えると、切削性，冷
間加工性および温間加工性を低下させる。よって、Ｃｒ
含有量は２．５〜５重量％とする。
窒化物を生成し、高温での硬さを向上させて高温転動疲
労性を向上させる。Ｃｒ含有量が２．５重量％未満では
炭化物または炭窒化物が粗大化し、転動疲労性が低下す
る。またＣｒ含有量が５重量％を超えると、切削性，冷
間加工性および温間加工性を低下させる。よって、Ｃｒ
含有量は２．５〜５重量％とする。
【００１４】Ａｌ：０．０１５〜０．０６重量％ Ａｌは脱酸と結晶粒の微細化に有効な元素であり、Ａｌ
含有量が０．０１５重量％未満ではこのような効果はな
く、また０．０６重量％を超えると結晶粒の微細化効果
は飽和してしまい、さらに多く含有量させると逆に結晶
粒が成長しやすくなる。よって、Ａｌは含有量は０．０
１５〜０．０６重量％とする。
含有量が０．０１５重量％未満ではこのような効果はな
く、また０．０６重量％を超えると結晶粒の微細化効果
は飽和してしまい、さらに多く含有量させると逆に結晶
粒が成長しやすくなる。よって、Ａｌは含有量は０．０
１５〜０．０６重量％とする。
【００１５】Ｎ：０．００３〜０．０２重量％ ＮはＡｌ，Ｖ，Ｎｂ等と結合して窒化物を生成し、結晶
粒を微細化して鋼の強靭化を図るのに有効な元素であ
る。Ｎ含有量が０．００３重量％未満ではこのような効
果は少なく、また０．０２重量％を超えて含有すると冷
間加工性および温間加工性を低下させる。よってＮ含有
量は、０．００３〜０．０２重量％とする。
粒を微細化して鋼の強靭化を図るのに有効な元素であ
る。Ｎ含有量が０．００３重量％未満ではこのような効
果は少なく、また０．０２重量％を超えて含有すると冷
間加工性および温間加工性を低下させる。よってＮ含有
量は、０．００３〜０．０２重量％とする。
【００１６】本発明の軸受部品は、以上の元素を基本成
分とし残部鉄および不可避不純物からなるものである
が、該不可避不純物中Ｐ，Ｔｉ，Ｏ等は夫々下記の如く
抑制する必要がある。
分とし残部鉄および不可避不純物からなるものである
が、該不可避不純物中Ｐ，Ｔｉ，Ｏ等は夫々下記の如く
抑制する必要がある。
【００１７】Ｐ：０．０２重量％以下 Ｐは靭性を低下させる元素であるから、このＰ含有量は
極力低減させる必要があり、Ｐ含有量は０．０２重量％
以下とする。
極力低減させる必要があり、Ｐ含有量は０．０２重量％
以下とする。
【００１８】Ｔｉ：０．００２重量％以下 ＴｉはＮと結合して転動疲労性に悪影響を及ぼす粗大な
ＴｉＮを生成し、また冷間加工性や温間加工性を低下さ
せる元素であり、極力低くする必要がある。こうした観
点から、Ｔｉ含有量は、０．００２重量％以下とする。
ＴｉＮを生成し、また冷間加工性や温間加工性を低下さ
せる元素であり、極力低くする必要がある。こうした観
点から、Ｔｉ含有量は、０．００２重量％以下とする。
【００１９】Ｏ：０．００３重量％以下 ＯはＡｌやＳｉと結合し、転動疲労性に悪影響を及ぼす
酸化物系介在物を生成する元素であり、転動疲労性に対
して含有量は少ないほうがよい。また転動疲労性と共に
切削性、冷間加工性にも悪影響を及ぼすので極力低減す
る必要がある。よって、Ｏ含有量は０．００３重量％以
下とする。
酸化物系介在物を生成する元素であり、転動疲労性に対
して含有量は少ないほうがよい。また転動疲労性と共に
切削性、冷間加工性にも悪影響を及ぼすので極力低減す
る必要がある。よって、Ｏ含有量は０．００３重量％以
下とする。
【００２０】本発明の軸受部品には、必要に応じてＭ
ｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｎｂ等を含有してもよい。こ
れらの元素を添加するときの含有量は下記の通りであ
る。
ｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｎｂ等を含有してもよい。こ
れらの元素を添加するときの含有量は下記の通りであ
る。
【００２１】Ｍｏ：０．０９〜３重量％，Ｗ：０．０５
〜１重量％ ＭｏおよびＷはＣｒと同じく、浸炭または浸炭窒化処理
において炭化物または炭窒化物を生成し、分散強化によ
って硬さを大きくするのに有効な元素である。この様な
効果を発揮させる為には、Ｍｏは０．０９重量％以上、
Ｗは０．０５重量％以上含有量させる必要がある。しか
しながらＭｏ含有量が３重量％およびＷ含有量が１％を
夫々超えて含有されると効果が飽和すると共に、切削
性，冷間加工性および温間加工性が低下する。
〜１重量％ ＭｏおよびＷはＣｒと同じく、浸炭または浸炭窒化処理
において炭化物または炭窒化物を生成し、分散強化によ
って硬さを大きくするのに有効な元素である。この様な
効果を発揮させる為には、Ｍｏは０．０９重量％以上、
Ｗは０．０５重量％以上含有量させる必要がある。しか
しながらＭｏ含有量が３重量％およびＷ含有量が１％を
夫々超えて含有されると効果が飽和すると共に、切削
性，冷間加工性および温間加工性が低下する。
【００２２】Ｎｉ：０．２６〜３重量％ Ｎｉは焼入性を向上させる元素であり、質量の大きな部
品における焼入れ・焼戻し処理を容易にする元素であ
る。Ｎｉ含有量が０．２６重量％未満では、この様な効
果が発揮されず、逆に３重量％を超えて含有されると、
切削性，冷間加工性および温間加工性を低下させ、更に
焼入れ・焼戻し後に残留オーステナイトが多量に生成
し、寸法安定性が劣化する。
品における焼入れ・焼戻し処理を容易にする元素であ
る。Ｎｉ含有量が０．２６重量％未満では、この様な効
果が発揮されず、逆に３重量％を超えて含有されると、
切削性，冷間加工性および温間加工性を低下させ、更に
焼入れ・焼戻し後に残留オーステナイトが多量に生成
し、寸法安定性が劣化する。
【００２３】Ｃｕ：０．２１〜１重量％ Ｃｕは焼入性，耐蝕性を増加させる元素であり、且つ耐
摩耗性を向上させる元素である。Ｃｕ含有量が０．２１
重量％未満ではこの様な効果が少なく、逆に１重量％を
超えると赤熱脆性を助長して熱間加工時に割れが発生す
る。
摩耗性を向上させる元素である。Ｃｕ含有量が０．２１
重量％未満ではこの様な効果が少なく、逆に１重量％を
超えると赤熱脆性を助長して熱間加工時に割れが発生す
る。
【００２４】Ｖ：０．０３〜１重量％，Ｎｂ：０．０１
〜０．５重量％ ＶおよびＮｂは共に鋼中のＣ，Ｎと結合して炭窒化物を
生成し、結晶粒を微細化し、且つ焼戻し軟化抵抗性を向
上させるのに有効な元素である。Ｖの含有量が０．０３
重量％未満およびＮｂ含有量が０．０１％未満ではその
様な効果は発揮されず、逆にＶの含有量が１重量％およ
びＮｂの含有量が０．５重量％をそれぞれ超えて含有さ
れてもその効果が飽和する。
〜０．５重量％ ＶおよびＮｂは共に鋼中のＣ，Ｎと結合して炭窒化物を
生成し、結晶粒を微細化し、且つ焼戻し軟化抵抗性を向
上させるのに有効な元素である。Ｖの含有量が０．０３
重量％未満およびＮｂ含有量が０．０１％未満ではその
様な効果は発揮されず、逆にＶの含有量が１重量％およ
びＮｂの含有量が０．５重量％をそれぞれ超えて含有さ
れてもその効果が飽和する。
【００２５】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２６】
【実施例】表１に示す化学成分の本発明鋼Ｎo.1 〜８お
よび比較鋼Ｎo.９〜１７を、小型真空炉にて溶製した。
尚比較鋼Ｎo.１６はＪＩＳのＳＵＪ２であり、鋳造後ソ
ーキング処理を行ない、巨大炭化物の拡散消失処理を行
なったものである。また比較鋼Ｎo.１７は、ＪＩＳ Ｓ
Ｃｒ４２０である。
よび比較鋼Ｎo.９〜１７を、小型真空炉にて溶製した。
尚比較鋼Ｎo.１６はＪＩＳのＳＵＪ２であり、鋳造後ソ
ーキング処理を行ない、巨大炭化物の拡散消失処理を行
なったものである。また比較鋼Ｎo.１７は、ＪＩＳ Ｓ
Ｃｒ４２０である。
【００２７】
【表１】
【００２８】これらの鋼を熱間鍛造によって、直径６０
ｍｍおよび２０ｍｍの丸棒に鍛伸した後、比較鋼Ｎo.１
６については球状化焼鈍を、その他の鋼については焼鈍
を行なった。その後、直径６０ｍｍの丸棒については、
直径６０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片に加工し、下記の熱
処理を行ない、表面をラッピング加工した後、面圧５３
０ｋｇｆ／ｍｍ2 の条件で１３０℃の温度下で転動疲労
試験を実施した。
ｍｍおよび２０ｍｍの丸棒に鍛伸した後、比較鋼Ｎo.１
６については球状化焼鈍を、その他の鋼については焼鈍
を行なった。その後、直径６０ｍｍの丸棒については、
直径６０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片に加工し、下記の熱
処理を行ない、表面をラッピング加工した後、面圧５３
０ｋｇｆ／ｍｍ2 の条件で１３０℃の温度下で転動疲労
試験を実施した。
【００２９】一方直径２０ｍｍの丸棒については、直径
２０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片に加工し、下記の熱処理
を行なった後、高温硬さ（３００℃）の測定、表層部に
おける炭化物または炭窒化物の面積率および平均粒径を
測定した。尚表層部における炭化物または炭窒化物の測
定は、最表面から１００〜３００μｍの位置の写真撮影
を行ない、その後画像解析によって面積率および平均粒
径を求めた。 ＜各鋼の熱処理条件＞ (1) 鋼Ｎo.１６（ＳＵＪ２） 焼入れ：８４０℃×４０ｍｉｎ／油冷 焼戻し：１６０℃×２ｈｒ／空冷 (2) 鋼Ｎo.１７（ＳＣｒ４２０） 焼入れ：９２５℃×１０ｈｒ（浸炭処理）／油冷 （カーボンポテンシャル：０．８重量％） 焼戻し：２５０℃×２ｈｒ／空冷 (3) その他の鋼 焼入れ：９２５℃×５ｈｒ（浸炭処理）／油冷 （カーボンポテンシャル：１．２重量％） 焼戻し：２５０℃×２ｈｒ／空冷
２０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片に加工し、下記の熱処理
を行なった後、高温硬さ（３００℃）の測定、表層部に
おける炭化物または炭窒化物の面積率および平均粒径を
測定した。尚表層部における炭化物または炭窒化物の測
定は、最表面から１００〜３００μｍの位置の写真撮影
を行ない、その後画像解析によって面積率および平均粒
径を求めた。 ＜各鋼の熱処理条件＞ (1) 鋼Ｎo.１６（ＳＵＪ２） 焼入れ：８４０℃×４０ｍｉｎ／油冷 焼戻し：１６０℃×２ｈｒ／空冷 (2) 鋼Ｎo.１７（ＳＣｒ４２０） 焼入れ：９２５℃×１０ｈｒ（浸炭処理）／油冷 （カーボンポテンシャル：０．８重量％） 焼戻し：２５０℃×２ｈｒ／空冷 (3) その他の鋼 焼入れ：９２５℃×５ｈｒ（浸炭処理）／油冷 （カーボンポテンシャル：１．２重量％） 焼戻し：２５０℃×２ｈｒ／空冷
【００３０】これら試験片の炭化物面積率，高温硬さと
および高温転動疲労試験結果を表２に示す。尚転動疲労
試験結果についてはＬ10（１０％累積被損率）寿命で評
価した。また本発明鋼Ｎo.１〜４および比較鋼Ｎo.１
１，１２については、下記の条件で浸炭窒化処理を施
し、その他の条件は上記と同様にし、試験片の炭窒化物
面積率、高温硬さを測定すると共に、高温転動疲労試験
を実施した。その結果を表３に示す。
および高温転動疲労試験結果を表２に示す。尚転動疲労
試験結果についてはＬ10（１０％累積被損率）寿命で評
価した。また本発明鋼Ｎo.１〜４および比較鋼Ｎo.１
１，１２については、下記の条件で浸炭窒化処理を施
し、その他の条件は上記と同様にし、試験片の炭窒化物
面積率、高温硬さを測定すると共に、高温転動疲労試験
を実施した。その結果を表３に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】これらの結果より、次の様に考察できる。
未発明の実施例（鋼Ｎo.１〜８）のものは、いずれも転
動疲労寿命が鋼Ｎo.１６，１７の従来鋼を用いたものよ
りも優れている。これに対し、Ｓｉ含有量の少ない比較
鋼Ｎo.９を用いたものは、鋼Ｎo.１を用いたものに比べ
高温硬さが低下し、鋼Ｎo.１６，１７の従来鋼を用いた
ものと同等またはそれ以下の転動疲労寿命となってい
る。またＣｒ含有量の少ない鋼Ｎo.１０，１１を用いた
ものは、鋼Ｎo.１６，１７の従来鋼を用いたものよりも
転動疲労寿命が短くなっている。更にＴｉ含有量または
Ｏ含有量の多い鋼Ｎo.１２，１３を用いたものは、鋼Ｎ
o.１６，１７の従来鋼を用いたものよりも転動疲労寿命
が短くなっている。尚浸炭窒化することにより、転動疲
労寿命が長くなっていることは明らかである（表３参
照）。
未発明の実施例（鋼Ｎo.１〜８）のものは、いずれも転
動疲労寿命が鋼Ｎo.１６，１７の従来鋼を用いたものよ
りも優れている。これに対し、Ｓｉ含有量の少ない比較
鋼Ｎo.９を用いたものは、鋼Ｎo.１を用いたものに比べ
高温硬さが低下し、鋼Ｎo.１６，１７の従来鋼を用いた
ものと同等またはそれ以下の転動疲労寿命となってい
る。またＣｒ含有量の少ない鋼Ｎo.１０，１１を用いた
ものは、鋼Ｎo.１６，１７の従来鋼を用いたものよりも
転動疲労寿命が短くなっている。更にＴｉ含有量または
Ｏ含有量の多い鋼Ｎo.１２，１３を用いたものは、鋼Ｎ
o.１６，１７の従来鋼を用いたものよりも転動疲労寿命
が短くなっている。尚浸炭窒化することにより、転動疲
労寿命が長くなっていることは明らかである（表３参
照）。
【００３４】次に鋼Ｎo.１，１４，１５について、浸炭
時間を３ｈｒと６ｈｒにして浸炭処理を行なった後、表
面からの炭素濃度分布を測定し、浸炭Ｃ量が０．５重量
％になる深さを求めた。図１に素材Ｃ含有量と浸炭Ｃ量
が０．５重％になる深さの関係を示す。図１から明らか
な様に、素材Ｃ含有量が増すにつれて浸炭Ｃ量が０．５
重量％になる深さが深くなり、素材Ｃ含有量を０．３重
量％以上にすれば浸炭時間の短縮が図れることがわか
る。
時間を３ｈｒと６ｈｒにして浸炭処理を行なった後、表
面からの炭素濃度分布を測定し、浸炭Ｃ量が０．５重量
％になる深さを求めた。図１に素材Ｃ含有量と浸炭Ｃ量
が０．５重％になる深さの関係を示す。図１から明らか
な様に、素材Ｃ含有量が増すにつれて浸炭Ｃ量が０．５
重量％になる深さが深くなり、素材Ｃ含有量を０．３重
量％以上にすれば浸炭時間の短縮が図れることがわか
る。
【００３５】また、鋼Ｎo.１の浸炭時のカーボンポテン
シャルを変化させ、炭化物の面積率を変化させ、転動疲
労試験（１３０℃）を行った結果を図２に示す。図２か
ら明らかな様に、炭化物面積率を２〜５０％にすれば転
動疲労寿命が長くなることがわかる。ここで、カーボン
ポテンシャルと炭化物面積率の関係を図３に示すが、安
定して炭化物を２％以上析出させるには、カーボンポテ
ンシャルを１．０重量％以上にすることが好ましいこと
がわかる。
シャルを変化させ、炭化物の面積率を変化させ、転動疲
労試験（１３０℃）を行った結果を図２に示す。図２か
ら明らかな様に、炭化物面積率を２〜５０％にすれば転
動疲労寿命が長くなることがわかる。ここで、カーボン
ポテンシャルと炭化物面積率の関係を図３に示すが、安
定して炭化物を２％以上析出させるには、カーボンポテ
ンシャルを１．０重量％以上にすることが好ましいこと
がわかる。
【００３６】更に、鋼Ｎo.１をカーボンポテンシャル
１．３％で浸炭処理を行い、その後熱処理により炭化物
粒径を変化させ、転動疲労試験（１３０℃）を行った。
炭化物平均粒径と転動疲労寿命の関係を図４に示す。こ
れにより炭化物の平均粒径を３μｍ以下に制御すること
は、転動疲労寿命の向上に有効であることがわかる。
１．３％で浸炭処理を行い、その後熱処理により炭化物
粒径を変化させ、転動疲労試験（１３０℃）を行った。
炭化物平均粒径と転動疲労寿命の関係を図４に示す。こ
れにより炭化物の平均粒径を３μｍ以下に制御すること
は、転動疲労寿命の向上に有効であることがわかる。
【００３７】次に本発明鋼Ｎo.３，４，７および比較鋼
Ｎo.１１をカーボンポテンシャル１．３重量％で浸炭処
理を行い、炭化物の組成分析によるＭ7 Ｃ3 の占有率測
定および転動疲労試験（１５０℃）を行った。炭化物の
組成分析については、最表面より２００μｍ内部の位置
より抽出レプリカを採取し、各鋼１０個の炭化物につい
て組成分析を行い、Ｍ7 Ｃ3 の占有率を算出した。その
結果を表４に示す。これより、Ｍ7 Ｃ3 の占有率を３０
％以上にすることによって、更に転動疲労寿命の向上が
可能であることがわかる。
Ｎo.１１をカーボンポテンシャル１．３重量％で浸炭処
理を行い、炭化物の組成分析によるＭ7 Ｃ3 の占有率測
定および転動疲労試験（１５０℃）を行った。炭化物の
組成分析については、最表面より２００μｍ内部の位置
より抽出レプリカを採取し、各鋼１０個の炭化物につい
て組成分析を行い、Ｍ7 Ｃ3 の占有率を算出した。その
結果を表４に示す。これより、Ｍ7 Ｃ3 の占有率を３０
％以上にすることによって、更に転動疲労寿命の向上が
可能であることがわかる。
【００３８】
【表４】
【００３９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
のＭ５０等の高合金の軸受鋼を使用することなく、高温
下でも優れた転動疲労性を有する浸炭軸受部品が実現で
きた。
のＭ５０等の高合金の軸受鋼を使用することなく、高温
下でも優れた転動疲労性を有する浸炭軸受部品が実現で
きた。
【図１】素材Ｃ含有量と、浸炭Ｃ量が０．５重量％にな
る。深さとの関係を示すグラフである。
る。深さとの関係を示すグラフである。
【図２】炭化物面積率と転動疲労寿命の関係を示すグラ
フである。
フである。
【図３】浸炭処理時のカーボンポテンシャルと炭化物面
積率の関係を示すグラフである。
積率の関係を示すグラフである。
【図４】炭化物の平均粒径と転動疲労寿命の関係を示す
グラフである。
グラフである。
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｃ：０．３〜０．５重量％，Ｓｉ：０．
９〜２重量％，Ｍｎ：０．３〜２重量％，Ｓ：０．０２
重量％以下，Ｃｒ：２．５〜５重量％，Ａｌ：０．０１
５〜０．０６重量％，Ｎ：０．００３〜０．０２重量％
を夫々含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、
該不可避不純物中Ｐ：０．０２重量％以下，Ｔｉ：０．
００２％重量％以下，Ｏ：０．００３重量％以下に夫々
抑制してなる鋼を素材とし、該素材によって作製された
部品に、浸炭または浸炭窒化処理および焼入れ、焼戻し
処理を施したものであり、表層部に折出する炭化物また
は炭窒化物の面積率が２〜５０％、平均粒径が３μｍ以
下であることを特徴とする高温転動疲労性に優れた浸炭
軸受部品。 - 【請求項２】 請求項１に記載の浸炭軸受部品におい
て、更にＭｏ：０．０９〜３重量％およびＷ：０．０５
〜１重量％から選ばれる１種以上を含有する鋼を素材と
するものである浸炭軸受部品。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の浸炭軸受部品
において、更にＮｉ：０．２６〜３重量％を含有する鋼
を素材とするものである浸炭軸受部品。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の浸炭軸
受部品において、更にＣｕ：０．２１〜１重量％を含有
する鋼を素材とするものである浸炭軸受部品。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の浸炭軸
受部品において、更にＶ：０．０３〜１重量％およびＮ
ｂ：０．０１〜０．５重量％から選ばれる１種以上を含
有する鋼を素材とするものである浸炭軸受部品。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の浸炭軸
受部品おいて、折出する炭化物の３０％以上がＭ 7Ｃ 3
（但し、Ｍは含有されている金属元素の１種以上）であ
る浸炭軸受部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17437092A JPH0617224A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 高温転動疲労性に優れた浸炭軸受部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17437092A JPH0617224A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 高温転動疲労性に優れた浸炭軸受部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617224A true JPH0617224A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15977431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17437092A Withdrawn JPH0617224A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 高温転動疲労性に優れた浸炭軸受部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617224A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998027242A1 (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-25 | Komatsu Ltd. | High bearing-strength steel parts and processes for the production thereof |
| WO1999005333A1 (fr) * | 1997-07-22 | 1999-02-04 | Nippon Steel Corporation | Acier cemente particulierement capable d'empecher la recristallisation secondaire des particules pendant la cementation, procede de fabrication, et matiere brute formee pour pieces cementees |
| US6258179B1 (en) | 1997-08-11 | 2001-07-10 | Komatsu Ltd. | Carburized parts, method for producing same and carburizing system |
| KR100386300B1 (ko) * | 1999-08-16 | 2003-06-02 | 주식회사 경남열처리 | 탄화물로 롤의 표면을 경화시키는 방법 |
| JP2007113034A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Kobe Steel Ltd | 軸受鋼 |
| JP2007284739A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼製部品及びその製造方法 |
| US7422643B2 (en) | 2003-03-11 | 2008-09-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element and method of producing the same |
| US7544255B2 (en) | 2003-03-04 | 2009-06-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element |
| CN103938149A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-07-23 | 人本集团有限公司 | 高碳铬轴承钢碳氮共渗热处理后金相检测制样方法及产品 |
| JP2015105419A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐摩耗性に優れた軸受部品、およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-07-01 JP JP17437092A patent/JPH0617224A/ja not_active Withdrawn
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7691212B2 (en) | 2003-03-04 | 2010-04-06 | Komatsu Ltd. | Rolling element and method of producing the same |
| US7422643B2 (en) | 2003-03-11 | 2008-09-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element and method of producing the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |