JPH08144014A - 高寿命高周波焼入れ軸受鋼 - Google Patents
高寿命高周波焼入れ軸受鋼Info
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- JPH08144014A JPH08144014A JP6289643A JP28964394A JPH08144014A JP H08144014 A JPH08144014 A JP H08144014A JP 6289643 A JP6289643 A JP 6289643A JP 28964394 A JP28964394 A JP 28964394A JP H08144014 A JPH08144014 A JP H08144014A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S148/902—Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics
- Y10S148/906—Roller bearing element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軸受部品が低コストで製造可能であり、且つ
優れた転動疲労特性を得ることができる高周波焼入れ軸
受鋼を提供しようとするものである。 【構成】 Ｃ：０．４５〜０．７％、Ｓｉ：０．０５〜
１．７％、Ｍｎ：０．３５〜２％、Ｓ：０．００１〜
０．０３％、Ａｌ：０．０１〜０．０７％、Ｎ：０．０
０３〜０．０１５％、Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．０
３％を含有し、さらにまたはＭｏ：０．０５〜１．２％
を含有し、さらにまたは、特定量のＣｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｂの１種又は２種以上を含有し、Ｐ：０．０２５％
以下、Ｔｉ：０．００４％以下、Ｔ．Ｏ：０．００２％
以下に制限し、さらにまたは鋼中に含有されるＭｇ系酸
化物の個数比が０．８以上である高寿命高周波焼入れ軸
受鋼。
優れた転動疲労特性を得ることができる高周波焼入れ軸
受鋼を提供しようとするものである。 【構成】 Ｃ：０．４５〜０．７％、Ｓｉ：０．０５〜
１．７％、Ｍｎ：０．３５〜２％、Ｓ：０．００１〜
０．０３％、Ａｌ：０．０１〜０．０７％、Ｎ：０．０
０３〜０．０１５％、Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．０
３％を含有し、さらにまたはＭｏ：０．０５〜１．２％
を含有し、さらにまたは、特定量のＣｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｂの１種又は２種以上を含有し、Ｐ：０．０２５％
以下、Ｔｉ：０．００４％以下、Ｔ．Ｏ：０．００２％
以下に制限し、さらにまたは鋼中に含有されるＭｇ系酸
化物の個数比が０．８以上である高寿命高周波焼入れ軸
受鋼。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高寿命高周波焼入れ軸受
鋼にかかわり、さらに詳しくは、高周波焼入れ工程で製
造され、高負荷下で使用される外輪、内輪、ころ等の軸
受部品用として好適な鋼に関するものである。
鋼にかかわり、さらに詳しくは、高周波焼入れ工程で製
造され、高負荷下で使用される外輪、内輪、ころ等の軸
受部品用として好適な鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の自動車エンジンの高出力化及び環
境規制対応にともない、軸受部品においても転動疲労寿
命向上の指向が強い。これに対して、これまで鋼の高清
浄化による高寿命化が図られてきた。これは、軸受部品
の転動疲労破壊は非金属介在物が起点となると考えられ
ているためである。例えば、日本金属学会報第３２巻第
６号４４１頁から４４３頁には偏心炉底出鋼、ＲＨ真空
脱ガス等の組み合わせにより、酸化物系介在物が低減し
転動疲労寿命が向上することが示されている。しかしな
がら、上記材の高寿命化では必ずしも十分ではなく、特
に高負荷下で使用される場合等において、より一層の高
寿命鋼の開発が強く望まれている。
境規制対応にともない、軸受部品においても転動疲労寿
命向上の指向が強い。これに対して、これまで鋼の高清
浄化による高寿命化が図られてきた。これは、軸受部品
の転動疲労破壊は非金属介在物が起点となると考えられ
ているためである。例えば、日本金属学会報第３２巻第
６号４４１頁から４４３頁には偏心炉底出鋼、ＲＨ真空
脱ガス等の組み合わせにより、酸化物系介在物が低減し
転動疲労寿命が向上することが示されている。しかしな
がら、上記材の高寿命化では必ずしも十分ではなく、特
に高負荷下で使用される場合等において、より一層の高
寿命鋼の開発が強く望まれている。
【０００３】一方、軸受部品は、通常高炭素クロム系軸
受鋼の焼入れ焼戻し、または中炭素鋼の浸炭処理により
製造されているが、低コスト化の指向が強い。
受鋼の焼入れ焼戻し、または中炭素鋼の浸炭処理により
製造されているが、低コスト化の指向が強い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、軸受
部品が低コストで製造可能であり、且つ軸受部品におい
て優れた転動疲労特性を得ることができる高周波焼入れ
軸受鋼を提供しようとするものである。
部品が低コストで製造可能であり、且つ軸受部品におい
て優れた転動疲労特性を得ることができる高周波焼入れ
軸受鋼を提供しようとするものである。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、軸受部
品を低コストで製造するために、従来の高炭素クロム系
軸受鋼の焼入れ焼戻し、または中炭素鋼の浸炭処理に代
わる工程として高周波焼入れに着目した。高周波焼入れ
材は、表層に大きな圧縮残留応力が生成するために高寿
命化にも有効である。さらに高負荷下でも優れた転動疲
労特性を得ることができる高周波焼入れ軸受鋼を実現す
るために、鋭意検討を行い次の知見を得た。
品を低コストで製造するために、従来の高炭素クロム系
軸受鋼の焼入れ焼戻し、または中炭素鋼の浸炭処理に代
わる工程として高周波焼入れに着目した。高周波焼入れ
材は、表層に大きな圧縮残留応力が生成するために高寿
命化にも有効である。さらに高負荷下でも優れた転動疲
労特性を得ることができる高周波焼入れ軸受鋼を実現す
るために、鋭意検討を行い次の知見を得た。
【０００６】（１）高負荷下での転動疲労過程において
は、転動疲労破壊は周囲に白色組織、炭化物組織を伴う
非金属介在物が起点となる。これらの白色組織、炭化物
組織は硬さの低下を伴っている。これらの白色組織、炭
化物組織の生成は、非金属介在物の微細化により抑制さ
れる。
は、転動疲労破壊は周囲に白色組織、炭化物組織を伴う
非金属介在物が起点となる。これらの白色組織、炭化物
組織は硬さの低下を伴っている。これらの白色組織、炭
化物組織の生成は、非金属介在物の微細化により抑制さ
れる。
【０００７】（２）以上から、高寿命化のためには、非
金属介在物の微細化（これには、従来から言われてい
るき裂発生のための応力集中低減と今回新規発見の白
色組織、炭化物組織生成抑制の二つの効果がある）、お
よび転動疲労過程での非金属介在物の周辺の白色組織、
炭化物組織生成の抑制、硬さ低下の防止がポイントであ
る。
金属介在物の微細化（これには、従来から言われてい
るき裂発生のための応力集中低減と今回新規発見の白
色組織、炭化物組織生成抑制の二つの効果がある）、お
よび転動疲労過程での非金属介在物の周辺の白色組織、
炭化物組織生成の抑制、硬さ低下の防止がポイントであ
る。
【０００８】（３）非金属介在物の微細化のためには、
本発明者らが特願平５−２０２４１６にて提案したＭｇ
の適正量添加が有効である。この方法の基本は、Ａｌを
含有する実用炭素鋼にＭｇを添加し、酸化物組成をＡｌ
2 Ｏ3 からＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3あるいはＭｇＯに変換す
ることにより、酸化物の凝集合体を防止し、微細分散を
図るものである。ここに、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 あるいは
ＭｇＯはＡｌ2 Ｏ3 と比較し、溶鋼との接触における界
面エネルギーが小さいために、凝集合体しにくく、微細
分散が達成される。非金属介在物の微細化には、上記の
ようにき裂発生のための応力集中低減と白色組織、炭化
物組織生成抑制の二つの効果があり、Ｍｇ添加は高寿命
化に大きな効果がある。
本発明者らが特願平５−２０２４１６にて提案したＭｇ
の適正量添加が有効である。この方法の基本は、Ａｌを
含有する実用炭素鋼にＭｇを添加し、酸化物組成をＡｌ
2 Ｏ3 からＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3あるいはＭｇＯに変換す
ることにより、酸化物の凝集合体を防止し、微細分散を
図るものである。ここに、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 あるいは
ＭｇＯはＡｌ2 Ｏ3 と比較し、溶鋼との接触における界
面エネルギーが小さいために、凝集合体しにくく、微細
分散が達成される。非金属介在物の微細化には、上記の
ようにき裂発生のための応力集中低減と白色組織、炭化
物組織生成抑制の二つの効果があり、Ｍｇ添加は高寿命
化に大きな効果がある。
【０００９】（４）次に、白色組織、炭化物組織生成を
抑制、硬さ低下を防止するためには、Ｓｉ量増量が有効
であり、さらにＭｏ添加も有効である。
抑制、硬さ低下を防止するためには、Ｓｉ量増量が有効
であり、さらにＭｏ添加も有効である。
【００１０】（５）上記に加えて、さらにＣｒ，Ｎｉ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｂを添加することにより、白色組織、炭化物
組織生成抑制、硬さ低下防止の効果は大きくなる。
Ｖ，Ｎｂ，Ｂを添加することにより、白色組織、炭化物
組織生成抑制、硬さ低下防止の効果は大きくなる。
【００１１】本発明は以上の新規なる知見にもとづいて
なされたものであって、その要旨とするところは以下の
通りである。
なされたものであって、その要旨とするところは以下の
通りである。
【００１２】本発明の請求項１〜４の発明は重量比とし
て、Ｃ：０．４５〜０．７０％、Ｓｉ：０．０５〜１．
７０％、Ｍｎ：０．３５〜２．０％、Ｓ：０．００１〜
０．０３％、Ａｌ：０．０１０〜０．０７％、Ｎ：０．
００３〜０．０１５％、Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．
０３００％を含有し、さらにまたは、Ｍｏ：０．０５〜
１．２０％を含有し、さらにまたは、Ｃｒ：０．０３〜
１．５０％、Ｎｉ：０．１０〜２．００％、Ｖ：０．０
３〜０．７％、Ｎｂ：０．００５〜０．３％、Ｂ：０．
０００５〜０．００５％、の１種または２種以上を含有
し、Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００４０％以
下、Ｔ．Ｏ：０．００２０％以下、残部が鉄および不可
避的不純物からなることを特徴とする高寿命高周波焼入
れ軸受鋼である。
て、Ｃ：０．４５〜０．７０％、Ｓｉ：０．０５〜１．
７０％、Ｍｎ：０．３５〜２．０％、Ｓ：０．００１〜
０．０３％、Ａｌ：０．０１０〜０．０７％、Ｎ：０．
００３〜０．０１５％、Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．
０３００％を含有し、さらにまたは、Ｍｏ：０．０５〜
１．２０％を含有し、さらにまたは、Ｃｒ：０．０３〜
１．５０％、Ｎｉ：０．１０〜２．００％、Ｖ：０．０
３〜０．７％、Ｎｂ：０．００５〜０．３％、Ｂ：０．
０００５〜０．００５％、の１種または２種以上を含有
し、Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００４０％以
下、Ｔ．Ｏ：０．００２０％以下、残部が鉄および不可
避的不純物からなることを特徴とする高寿命高周波焼入
れ軸受鋼である。
【００１３】本発明の請求項５の発明は、鋼中に含有さ
れる酸化物が、個数比として次式を満足する請求項１〜
４記載の高寿命高周波焼入れ軸受鋼である。
れる酸化物が、個数比として次式を満足する請求項１〜
４記載の高寿命高周波焼入れ軸受鋼である。
【００１４】（ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 個数＋ＭｇＯ個数）
／全酸化物系介在物個数≧０．８０
／全酸化物系介在物個数≧０．８０
【００１５】
【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１６】本発明の鋼の成分含有範囲を上記の如く限
定した理由について説明する。
定した理由について説明する。
【００１７】Ｃ：０．４５〜０．７０％ Ｃは最終製品の軸受部品として必要な転動疲労強度と耐
摩耗性を得るために有効な元素であるが、高周波焼入れ
材の場合、０．４５％未満ではその効果が不十分であ
り、また０．７０％を超えると靱性が劣化しかえって強
度の劣化を招くので、含有量を０．４５〜０．７０％と
した。
摩耗性を得るために有効な元素であるが、高周波焼入れ
材の場合、０．４５％未満ではその効果が不十分であ
り、また０．７０％を超えると靱性が劣化しかえって強
度の劣化を招くので、含有量を０．４５〜０．７０％と
した。
【００１８】Ｓｉ：０．０５〜１．７０％ Ｓｉは脱酸元素としておよび転動疲労過程での白色組
織、炭化物組織生成抑制、硬さ低下防止による最終製品
の寿命を増加させることを目的として添加するが、０．
０５％未満ではその効果は不十分であり、一方、１．７
０％を超えるとこれらの効果は飽和しむしろ最終製品の
靱性の劣化を招くので、その含有量を０．０５〜１．７
０％とした。
織、炭化物組織生成抑制、硬さ低下防止による最終製品
の寿命を増加させることを目的として添加するが、０．
０５％未満ではその効果は不十分であり、一方、１．７
０％を超えるとこれらの効果は飽和しむしろ最終製品の
靱性の劣化を招くので、その含有量を０．０５〜１．７
０％とした。
【００１９】Ｍｎ：０．３５〜２．０％ Ｍｎは高周波焼入れ性の向上を通じて、最終製品の寿命
を増加させるのに有効な元素であるが、０．３５％未満
ではこの効果は不十分であり、一方、２．０％を超える
とこの効果は飽和しむしろ最終製品の靱性の劣化を招く
ので、その含有量を０．３５〜２．０％とした。
を増加させるのに有効な元素であるが、０．３５％未満
ではこの効果は不十分であり、一方、２．０％を超える
とこの効果は飽和しむしろ最終製品の靱性の劣化を招く
ので、その含有量を０．３５〜２．０％とした。
【００２０】Ｓ：０．００１〜０．０３％ Ｓは鋼中でＭｎＳとして存在し、被削性の向上および組
織の微細化に寄与するが、０．００１％未満ではその効
果は不十分である。一方、０．０３％を超えるとその効
果は飽和し、むしろ転動疲労特性の劣化を招く。以上の
理由から、Ｓの含有量を０．００１〜０．０３％とし
た。
織の微細化に寄与するが、０．００１％未満ではその効
果は不十分である。一方、０．０３％を超えるとその効
果は飽和し、むしろ転動疲労特性の劣化を招く。以上の
理由から、Ｓの含有量を０．００１〜０．０３％とし
た。
【００２１】Ａｌ：０．０１０〜０．０７％ Ａｌは脱酸元素および結晶粒微細化元素として添加する
が、０．０１０％未満ではその効果は不十分であり、一
方、０．０７％を超えるとその効果は飽和し、むしろ靱
性を劣化させるので、その含有量を０．０１０〜０．０
７％とした。
が、０．０１０％未満ではその効果は不十分であり、一
方、０．０７％を超えるとその効果は飽和し、むしろ靱
性を劣化させるので、その含有量を０．０１０〜０．０
７％とした。
【００２２】Ｎ：０．００３〜０．０１５％ ＮはＡｌＮの析出挙動を通じて、オーステナイト粒の微
細化に寄与するが、０．００３％未満ではその効果は不
十分であり、一方、０．０１５％超では、その効果は飽
和しむしろ靱性の劣化を招くので、その含有量をＮ：
０．００３〜０．０１５％とした。
細化に寄与するが、０．００３％未満ではその効果は不
十分であり、一方、０．０１５％超では、その効果は飽
和しむしろ靱性の劣化を招くので、その含有量をＮ：
０．００３〜０．０１５％とした。
【００２３】Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．０３００％ Ｍｇは強脱酸元素であり、鋼中のＡｌ2 Ｏ3 と反応し、
Ａｌ2 Ｏ3 のＯを奪い、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＭ
ｇＯを生成するために添加される。そのためには、Ａｌ
2 Ｏ3 量即ちＴ．Ｏ重量％に応じて、一定量以上のＭｇ
を添加しなければ未反応のＡｌ2 Ｏ3 が残存してしまい
好ましくない。この点に関して、実験を重ねた結果、Ｔ
ｏｔａｌ Ｍｇ重量％を０．０００５％以上とすること
により、未反応Ａｌ2 Ｏ3 の残存を回避し、酸化物を完
全にＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＭｇＯにできることが
わかった。しかし、Ｔｏｔａｌ Ｍｇ重量％を０．０３
００％を超えて添加すると、Ｍｇ炭化物、Ｍｇ硫化物の
形成がおこり材質上好ましくない結果となった。以上よ
り、Ｍｇ含有量を０．０００５〜０．０３００％とし
た。なお、Ｔｏｔａｌ Ｍｇ含有量とは、鋼中のＳｏｌ
ｕｂｌｅ Ｍｇ含有量と酸化物を形成しているＭｇ含有
量及びその他のＭｇ化合物（不可避的に生成）を形成し
ているＭｇ含有量の和である。
Ａｌ2 Ｏ3 のＯを奪い、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＭ
ｇＯを生成するために添加される。そのためには、Ａｌ
2 Ｏ3 量即ちＴ．Ｏ重量％に応じて、一定量以上のＭｇ
を添加しなければ未反応のＡｌ2 Ｏ3 が残存してしまい
好ましくない。この点に関して、実験を重ねた結果、Ｔ
ｏｔａｌ Ｍｇ重量％を０．０００５％以上とすること
により、未反応Ａｌ2 Ｏ3 の残存を回避し、酸化物を完
全にＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＭｇＯにできることが
わかった。しかし、Ｔｏｔａｌ Ｍｇ重量％を０．０３
００％を超えて添加すると、Ｍｇ炭化物、Ｍｇ硫化物の
形成がおこり材質上好ましくない結果となった。以上よ
り、Ｍｇ含有量を０．０００５〜０．０３００％とし
た。なお、Ｔｏｔａｌ Ｍｇ含有量とは、鋼中のＳｏｌ
ｕｂｌｅ Ｍｇ含有量と酸化物を形成しているＭｇ含有
量及びその他のＭｇ化合物（不可避的に生成）を形成し
ているＭｇ含有量の和である。
【００２４】Ｐ：０．０２５％以下 Ｐは鋼中で粒界偏析や中心偏析を起こし、最終製品の強
度劣化の原因となる。特にＰが０．０２５％を超えると
強度の劣化が顕著となるため、０．０２５％を上限とし
た。
度劣化の原因となる。特にＰが０．０２５％を超えると
強度の劣化が顕著となるため、０．０２５％を上限とし
た。
【００２５】Ｔｉ：０．００４０％以下 Ｔｉは硬質析出物ＴｉＮを生成し、これが白色組織、炭
化物組織生成の引き金となり、つまり転動疲労破壊の起
点となり、最終製品の転動寿命劣化の原因となる。特に
Ｔｉが０．００４０％を超えると寿命の劣化が顕著とな
るため、０．００４０％を上限とした。
化物組織生成の引き金となり、つまり転動疲労破壊の起
点となり、最終製品の転動寿命劣化の原因となる。特に
Ｔｉが０．００４０％を超えると寿命の劣化が顕著とな
るため、０．００４０％を上限とした。
【００２６】Ｔ．Ｏ：０．００２０％以下 本発明においてＴ．Ｏ含有量とは、鋼中の溶存酸素含有
量と酸化物（主にアルミナ）を形成している酸素含有量
の和であるが、Ｔ．Ｏ含有量は酸化物を形成している酸
素含有量にほぼ一致する。従って、Ｔ．Ｏ含有量が高い
ほど改質すべき鋼中Ａｌ2 Ｏ3 が多いことになる。そこ
で、高周波焼入れ材について本発明の効果が期待できる
限界Ｔ．Ｏ含有量について検討した。その結果、Ｔ．Ｏ
含有量が０．００２０重量％を超えると、Ａｌ2 Ｏ3 量
が多くなりすぎ、Ｍｇを添加しても、鋼中のＡｌ2 Ｏ3
全量をＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＭｇＯへ変換するこ
とができず、鋼材中にアルミナが残存することが判明し
た。それゆえ、本発明鋼においてはＴ．Ｏ含有量を０．
００２０重量％以下とする必要がある。
量と酸化物（主にアルミナ）を形成している酸素含有量
の和であるが、Ｔ．Ｏ含有量は酸化物を形成している酸
素含有量にほぼ一致する。従って、Ｔ．Ｏ含有量が高い
ほど改質すべき鋼中Ａｌ2 Ｏ3 が多いことになる。そこ
で、高周波焼入れ材について本発明の効果が期待できる
限界Ｔ．Ｏ含有量について検討した。その結果、Ｔ．Ｏ
含有量が０．００２０重量％を超えると、Ａｌ2 Ｏ3 量
が多くなりすぎ、Ｍｇを添加しても、鋼中のＡｌ2 Ｏ3
全量をＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＭｇＯへ変換するこ
とができず、鋼材中にアルミナが残存することが判明し
た。それゆえ、本発明鋼においてはＴ．Ｏ含有量を０．
００２０重量％以下とする必要がある。
【００２７】次に、請求項２の発明の鋼では、転動疲労
過程での硬さ低下防止、白色組織・炭化物組織生成抑制
を目的としてＭｏを含有させる。
過程での硬さ低下防止、白色組織・炭化物組織生成抑制
を目的としてＭｏを含有させる。
【００２８】Ｍｏ：０．０５〜１．２０％ Ｍｏは高周波焼入れ性の向上および転動疲労過程での白
色組織、炭化物組織生成抑制による最終製品の寿命を増
加させることを目的として添加するが、Ｍｏ：０．０５
％未満ではこの効果は不十分であり、一方、Ｍｏ：１．
２％を超えるとこの効果は飽和しむしろ最終製品の靱性
の劣化を招くので、その含有量をＭｏ：０．０５〜１．
２０％とした。
色組織、炭化物組織生成抑制による最終製品の寿命を増
加させることを目的として添加するが、Ｍｏ：０．０５
％未満ではこの効果は不十分であり、一方、Ｍｏ：１．
２％を超えるとこの効果は飽和しむしろ最終製品の靱性
の劣化を招くので、その含有量をＭｏ：０．０５〜１．
２０％とした。
【００２９】次に、請求項３，４の発明の鋼では、高周
波焼入れ性の向上および転動疲労過程での硬さ低下防
止、白色組織・炭化物組織生成抑制を目的としてＣｒ，
Ｎｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｂの１種または２種以上を含有させ
る。
波焼入れ性の向上および転動疲労過程での硬さ低下防
止、白色組織・炭化物組織生成抑制を目的としてＣｒ，
Ｎｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｂの１種または２種以上を含有させ
る。
【００３０】Ｃｒ：０．０３〜１．５０％、Ｎｉ：０．
１０〜２．００％、Ｖ：０．０３〜０．７％、Ｎｂ：
０．００５〜０．３％、Ｂ：０．０００５〜０．００５
％ これらの元素はいずれも焼入れ性を向上し、転動過程で
の転位密度の低下を抑制することにより、または繰り返
し過程でセメンタイトの生成を抑制することにより、繰
り返し軟化防止に有効である。この効果はＣｒ：０．０
３％未満、Ｎｉ：０．１０％未満、Ｖ：０．０３％未
満、Ｎｂ：０．００５％未満、Ｂ：０．０００５％未満
では不十分であり、一方Ｃｒ：１．５０％、Ｎｉ：２．
００％、Ｖ：０．７％、Ｎｂ：０．３％、Ｂ：０．００
５％を超えるとこの効果は飽和しむしろ最終製品の靱性
の劣化を招くので、その含有量を上記の範囲に限定し
た。
１０〜２．００％、Ｖ：０．０３〜０．７％、Ｎｂ：
０．００５〜０．３％、Ｂ：０．０００５〜０．００５
％ これらの元素はいずれも焼入れ性を向上し、転動過程で
の転位密度の低下を抑制することにより、または繰り返
し過程でセメンタイトの生成を抑制することにより、繰
り返し軟化防止に有効である。この効果はＣｒ：０．０
３％未満、Ｎｉ：０．１０％未満、Ｖ：０．０３％未
満、Ｎｂ：０．００５％未満、Ｂ：０．０００５％未満
では不十分であり、一方Ｃｒ：１．５０％、Ｎｉ：２．
００％、Ｖ：０．７％、Ｎｂ：０．３％、Ｂ：０．００
５％を超えるとこの効果は飽和しむしろ最終製品の靱性
の劣化を招くので、その含有量を上記の範囲に限定し
た。
【００３１】次に、請求項５の発明の鋼において、酸化
物系介在物の個数割合を規定した理由を述べる。鋼の精
錬工程では一部不可避的な混入により本発明範囲外、即
ち、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 及びＭｇＯ以外の酸化物系介在
物が存在する。この量を個数割合で全体の２０％未満と
することにより、酸化物系介在物の微細分散が高位安定
化され、さらなる材質向上効果が認められたため、（Ｍ
ｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 個数＋ＭｇＯ個数）／全酸化物系介在
物個数≧０．８と規定した。なお、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3及
びＭｇＯ介在物の個数割合を本発明の規定の範囲内とす
るには、耐火物から混入する外来系の酸化物の混入を防
止する等の方法が有効であるが、本発明では本要件に係
わる製造条件は特に限定するものではない。
物系介在物の個数割合を規定した理由を述べる。鋼の精
錬工程では一部不可避的な混入により本発明範囲外、即
ち、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 及びＭｇＯ以外の酸化物系介在
物が存在する。この量を個数割合で全体の２０％未満と
することにより、酸化物系介在物の微細分散が高位安定
化され、さらなる材質向上効果が認められたため、（Ｍ
ｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 個数＋ＭｇＯ個数）／全酸化物系介在
物個数≧０．８と規定した。なお、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3及
びＭｇＯ介在物の個数割合を本発明の規定の範囲内とす
るには、耐火物から混入する外来系の酸化物の混入を防
止する等の方法が有効であるが、本発明では本要件に係
わる製造条件は特に限定するものではない。
【００３２】なお、本発明鋼の製造方法は特に限定する
ものではない。即ち、母溶鋼の溶製は高炉−転炉法ある
いは電気炉法のいずれでもよい。また母溶鋼への成分添
加も限定するものではなく、各添加成分含有金属あるい
はその合金を母溶鋼に添加すればよく、添加方法も自然
落下による添加法、不活性ガスにて吹込む方法、Ｍｇ源
を充填した鉄製ワイヤーを溶鋼中に供給する方法等を自
由に採用してよい。さらに母溶鋼から鋼塊を製造し、こ
の鋼塊を圧延する方法も限定するものではない。
ものではない。即ち、母溶鋼の溶製は高炉−転炉法ある
いは電気炉法のいずれでもよい。また母溶鋼への成分添
加も限定するものではなく、各添加成分含有金属あるい
はその合金を母溶鋼に添加すればよく、添加方法も自然
落下による添加法、不活性ガスにて吹込む方法、Ｍｇ源
を充填した鉄製ワイヤーを溶鋼中に供給する方法等を自
由に採用してよい。さらに母溶鋼から鋼塊を製造し、こ
の鋼塊を圧延する方法も限定するものではない。
【００３３】また、本発明では高周波焼入れ工程により
製造される軸受部品用鋼を対象としているが、高周波焼
入れ条件、焼戻しの有無、焼戻しを行う場合はその条件
は、特に限定するものではない。
製造される軸受部品用鋼を対象としているが、高周波焼
入れ条件、焼戻しの有無、焼戻しを行う場合はその条件
は、特に限定するものではない。
【００３４】以下に、本発明の効果を実施例により、さ
らに具体的に示す。
らに具体的に示す。
【００３５】
【実施例】高炉−転炉−連続鋳造法により表１に示す化
学成分の鋳片を製造した。Ｍｇ添加は、転炉から排出さ
れた取鍋内溶鋼に、金属Ｍｇ粒及びＦｅ−Ｓｉ合金粒の
混合物を充填した鉄製ワイヤーを供給する方法によっ
た。
学成分の鋳片を製造した。Ｍｇ添加は、転炉から排出さ
れた取鍋内溶鋼に、金属Ｍｇ粒及びＦｅ−Ｓｉ合金粒の
混合物を充填した鉄製ワイヤーを供給する方法によっ
た。
【００３６】次に分塊圧延、棒鋼圧延して直径６５ｍｍ
φの丸棒を製造した。この鋼材の圧延方向断面の酸化物
の個数比、大きさを測定した結果、表２に示すように本
発明鋼はすべて適正範囲内にあった。本鋼材から転動疲
労試験片を採取・作成し、周波数１００ｋＨｚ、硬化層
深さ２〜３ｍｍの条件で高周波焼入れを行い、１６０℃
で焼戻し処理を行った。転動疲労寿命の評価は、森式ス
ラスト型転動疲労試験機（ヘルツ最大接触応力５４０ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ）および円筒型転動疲労試験片による点接
触型転動疲労試験機（ヘルツ最大接触応力６００ｋｇｆ
／ｍｍ2 ）を用いた。疲労寿命の尺度として、通常、
「試験結果をワイブル確率紙にプロットして得られる累
積破損確率１０％における疲労破壊までの応力繰り返し
数」がＬ10寿命として用いられる。表２に比較例１７の
Ｌ10寿命を１とした時の各鋼材のＬ10寿命の相対値を示
した。本発明鋼は比較従来鋼に比べて極めて良好な疲労
特性が得られた。また、１０8 回転動疲労後の試験片に
ついて、白色帯組織および炭化物組織の有無を調べ、そ
の結果を表２に併せて示した。
φの丸棒を製造した。この鋼材の圧延方向断面の酸化物
の個数比、大きさを測定した結果、表２に示すように本
発明鋼はすべて適正範囲内にあった。本鋼材から転動疲
労試験片を採取・作成し、周波数１００ｋＨｚ、硬化層
深さ２〜３ｍｍの条件で高周波焼入れを行い、１６０℃
で焼戻し処理を行った。転動疲労寿命の評価は、森式ス
ラスト型転動疲労試験機（ヘルツ最大接触応力５４０ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ）および円筒型転動疲労試験片による点接
触型転動疲労試験機（ヘルツ最大接触応力６００ｋｇｆ
／ｍｍ2 ）を用いた。疲労寿命の尺度として、通常、
「試験結果をワイブル確率紙にプロットして得られる累
積破損確率１０％における疲労破壊までの応力繰り返し
数」がＬ10寿命として用いられる。表２に比較例１７の
Ｌ10寿命を１とした時の各鋼材のＬ10寿命の相対値を示
した。本発明鋼は比較従来鋼に比べて極めて良好な疲労
特性が得られた。また、１０8 回転動疲労後の試験片に
ついて、白色帯組織および炭化物組織の有無を調べ、そ
の結果を表２に併せて示した。
【００３７】表２に示した通り、本発明鋼ではいずれも
白色帯組織・炭化物組織の生成が抑制されている。これ
により、本発明鋼は、従来鋼の比較例１７に比べて森式
スラスト型転動疲労試験で約６〜１１倍、および点接触
型転動疲労試験で約６〜１５倍と極めて良好な疲労特性
が得られた。特に、第５発明例では、従来鋼に比べて森
式スラスト型転動疲労試験で約８倍以上、点接触型転動
疲労試験で約９倍以上と転動寿命は極めて良好である。
一方、比較例１８はＭｇ添加量が本発明の範囲を下回っ
た場合であり、比較例１９はＭｇ添加量が本発明の範囲
を上回った場合であり、比較例２０はＳｉ添加量が本発
明の範囲を下回った場合であり、いずれも転動疲労特性
は、比較例１７に比べて森式スラスト型転動疲労試験お
よび点接触型転動疲労試験ともに６倍未満であり、転動
疲労特性は不十分である。
白色帯組織・炭化物組織の生成が抑制されている。これ
により、本発明鋼は、従来鋼の比較例１７に比べて森式
スラスト型転動疲労試験で約６〜１１倍、および点接触
型転動疲労試験で約６〜１５倍と極めて良好な疲労特性
が得られた。特に、第５発明例では、従来鋼に比べて森
式スラスト型転動疲労試験で約８倍以上、点接触型転動
疲労試験で約９倍以上と転動寿命は極めて良好である。
一方、比較例１８はＭｇ添加量が本発明の範囲を下回っ
た場合であり、比較例１９はＭｇ添加量が本発明の範囲
を上回った場合であり、比較例２０はＳｉ添加量が本発
明の範囲を下回った場合であり、いずれも転動疲労特性
は、比較例１７に比べて森式スラスト型転動疲労試験お
よび点接触型転動疲労試験ともに６倍未満であり、転動
疲労特性は不十分である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の高周波焼入
れ軸受鋼を用いることにより、酸化物系介在物の微細化
と転動疲労過程での白色組織、炭化物組織生成の抑制、
硬さ低下防止が実現でき、軸受部品が低コストで製造可
能であり、且つ軸受部品として高負荷下での転動疲労寿
命が飛躍的に向上し得る軸受用鋼の提供が可能となり、
産業上の効果は極めて顕著なるものがある。
れ軸受鋼を用いることにより、酸化物系介在物の微細化
と転動疲労過程での白色組織、炭化物組織生成の抑制、
硬さ低下防止が実現でき、軸受部品が低コストで製造可
能であり、且つ軸受部品として高負荷下での転動疲労寿
命が飛躍的に向上し得る軸受用鋼の提供が可能となり、
産業上の効果は極めて顕著なるものがある。
Claims (5)
- 【請求項１】 重量比として、 Ｃ：０．４５〜０．７０％、 Ｓｉ：０．０５〜１．７０％、 Ｍｎ：０．３５〜２．０％、 Ｓ：０．００１〜０．０３％、 Ａｌ：０．０１０〜０．０７％、 Ｎ：０．００３〜０．０１５％、 Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．０３００％を含有し、 Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００４０％以下、
Ｔ．Ｏ：０．００２０％以下、残部が鉄および不可避的
不純物からなることを特徴とする高寿命高周波焼入れ軸
受鋼。 - 【請求項２】 重量比として、 Ｃ：０．４５〜０．７０％、 Ｓｉ：０．０５〜１．７０％、 Ｍｎ：０．３５〜２．０％、 Ｍｏ：０．０５〜１．２０％、 Ｓ：０．００１〜０．０３％、 Ａｌ：０．０１０〜０．０７％、 Ｎ：０．００３〜０．０１５％、 Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．０３００％を含有し、 Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００４０％以下、
Ｔ．Ｏ：０．００２０％以下、残部が鉄および不可避的
不純物からなることを特徴とする高寿命高周波焼入れ軸
受鋼。 - 【請求項３】 重量比として、 Ｃ：０．４５〜０．７０％、 Ｓｉ：０．０５〜１．７０％、 Ｍｎ：０．３５〜２．０％、 Ｓ：０．００１〜０．０３％、 Ａｌ：０．０１０〜０．０７％、 Ｎ：０．００３〜０．０１５％、 Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．０３００％を含有し、 さらに、 Ｃｒ：０．０３〜１．５０％、 Ｎｉ：０．１０〜２．００％、 Ｖ：０．０３〜０．７％、 Ｎｂ：０．００５〜０．３％、 Ｂ：０．０００５〜０．００５％、の１種または２種以
上を含有し、 Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００４０％以下、
Ｔ．Ｏ：０．００２０％以下、残部が鉄および不可避的
不純物からなることを特徴とする高寿命高周波焼入れ軸
受鋼。 - 【請求項４】 重量比として、 Ｃ：０．４５〜０．７０％、 Ｓｉ：０．０５〜１．７０％、 Ｍｎ：０．３５〜２．０％、 Ｍｏ：０．０５〜１．２０％、 Ｓ：０．００１〜０．０３％、 Ａｌ：０．０１０〜０．０７％、 Ｎ：０．００３〜０．０１５％、 Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．０３００％を含有し、 さらに、 Ｃｒ：０．０３〜１．５０％、 Ｎｉ：０．１０〜２．００％、 Ｖ：０．０３〜０．７％、 Ｎｂ：０．００５〜０．３％、 Ｂ：０．０００５〜０．００５％、の１種または２種以
上を含有し、 Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００４０％以下、
Ｔ．Ｏ：０．００２０％以下、残部が鉄および不可避的
不純物からなることを特徴とする高寿命高周波焼入れ軸
受鋼。 - 【請求項５】 鋼中に含有される酸化物が、個数比とし
て次式を満足する請求項１，２，３，または４記載の高
寿命高周波焼入れ軸受鋼。 （ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 個数＋ＭｇＯ個数）／全酸化物系
介在物個数≧０．８０
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|---|---|---|---|
| JP28964394A JP3512873B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 高寿命高周波焼入れ軸受鋼 |
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| EP95937176A EP0742288B1 (en) | 1994-11-24 | 1995-11-24 | Long-lived induction-hardened bearing steel |
| US08/676,336 US5725690A (en) | 1994-11-24 | 1995-11-24 | Long-life induction-hardened bearing steel |
| DE69526645T DE69526645T2 (de) | 1994-11-24 | 1995-11-24 | Langlebiger induktionsgehärteter lagerstahl |
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ID=17745900
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