JPH083682A - 高炭素系高寿命軸受鋼 - Google Patents
高炭素系高寿命軸受鋼Info
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- JPH083682A JPH083682A JP6134535A JP13453594A JPH083682A JP H083682 A JPH083682 A JP H083682A JP 6134535 A JP6134535 A JP 6134535A JP 13453594 A JP13453594 A JP 13453594A JP H083682 A JPH083682 A JP H083682A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
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- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/902—Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics
- Y10S148/906—Roller bearing element
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、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炭素系軸受鋼を提供しようと
するものである。 【構成】 Ｃ：０．７０〜１．２０％、Ｓｉ：０．１５
〜１．７０％、Ｍｎ：０．１５〜１．２０％、Ｃｒ：
０．５０〜２．００％、Ｍｏ：０．０５〜１．５０％、
Ｓ：０．００１〜０．０３％、Ａｌ：０．０１０〜０．
０５％、Ｎ：０．００３〜０．０１５％、Ｔ．Ｍｇ：
０．０００５〜０．０３００％を含有し、Ｐ：０．０２
５％以下、Ｔｉ：０．００４０％以下、Ｔ．Ｏ：０．０
０１５％以下に制限し、さらにまたは、特定量のＶ，Ｎ
ｂ，Ｎｉの１種又は２種以上を含有し、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
る高炭素系高寿命軸受鋼。
特性を得ることができる高炭素系軸受鋼を提供しようと
するものである。 【構成】 Ｃ：０．７０〜１．２０％、Ｓｉ：０．１５
〜１．７０％、Ｍｎ：０．１５〜１．２０％、Ｃｒ：
０．５０〜２．００％、Ｍｏ：０．０５〜１．５０％、
Ｓ：０．００１〜０．０３％、Ａｌ：０．０１０〜０．
０５％、Ｎ：０．００３〜０．０１５％、Ｔ．Ｍｇ：
０．０００５〜０．０３００％を含有し、Ｐ：０．０２
５％以下、Ｔｉ：０．００４０％以下、Ｔ．Ｏ：０．０
０１５％以下に制限し、さらにまたは、特定量のＶ，Ｎ
ｂ，Ｎｉの１種又は２種以上を含有し、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
る高炭素系高寿命軸受鋼。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高炭素系高寿命軸受鋼に
かかわり、さらに詳しくは、高負荷下で使用される外
輪、内輪、ころ、ボール等の軸受部品用として好適な鋼
に関するものである。
かかわり、さらに詳しくは、高負荷下で使用される外
輪、内輪、ころ、ボール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】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、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
炭素系軸受鋼を提供しようとするものである。
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
炭素系軸受鋼を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、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炭素系軸
受鋼を実現するために、鋭意検討を行ない次の知見を得
た。 （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。
でも優れた転動疲労特性を得ることができる高炭素系軸
受鋼を実現するために、鋭意検討を行ない次の知見を得
た。 （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。
【０００５】（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。
【０００６】（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号にて提案したＭ
ｇ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Ａ
ｌ2 Ｏ3 からＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ 3 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号にて提案したＭ
ｇ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Ａ
ｌ2 Ｏ3 からＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ 3 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。
【０００７】（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、次の各点が有効で
ある。 Ｍｏ添加 Ｓｉ量増量
抑制、硬さ低下を防止するためには、次の各点が有効で
ある。 Ｍｏ添加 Ｓｉ量増量
【０００８】（５）上記に加えて、さらに次の手法を付
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添加 Ｎｉ添加
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添加 Ｎｉ添加
【０００９】本発明は以上の新規なる知見にもとずいて
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。 （１） 重量比として、Ｃ：０．７０〜１．２０％、Ｓ
ｉ：０．１５〜１．７０％、Ｍｎ：０．１５〜１．２０
％、Ｃｒ：０．５０〜２．００％、Ｍｏ：０．０５〜
１．５０％、Ｓ：０．００１〜０．０３％、Ａｌ：０．
０１０〜０．０５％、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：０．００１５％以下に制限し、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炭素系高寿
命軸受鋼。
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。 （１） 重量比として、Ｃ：０．７０〜１．２０％、Ｓ
ｉ：０．１５〜１．７０％、Ｍｎ：０．１５〜１．２０
％、Ｃｒ：０．５０〜２．００％、Ｍｏ：０．０５〜
１．５０％、Ｓ：０．００１〜０．０３％、Ａｌ：０．
０１０〜０．０５％、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：０．００１５％以下に制限し、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炭素系高寿
命軸受鋼。
【００１０】（２）更に、Ｖ：０．０３〜０．７％Ｎ
ｂ：０．００５〜０．３％Ｎｉ：０．１０〜２．００
％、の１種または２種以上を含有することを特徴とする
上記（１）記載の高炭素高寿命軸受鋼。
ｂ：０．００５〜０．３％Ｎｉ：０．１０〜２．００
％、の１種または２種以上を含有することを特徴とする
上記（１）記載の高炭素高寿命軸受鋼。
【００１１】（３）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上記（１）または（２）記載の高
炭素系高寿命軸受鋼。 （ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 個数＋ＭｇＯ個数）／全酸化物系
介在物個数≧０．８０
として次式を満足する上記（１）または（２）記載の高
炭素系高寿命軸受鋼。 （ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 個数＋ＭｇＯ個数）／全酸化物系
介在物個数≧０．８０
【００１２】
【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。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。
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。
【００１３】Ｃ：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、０．７０％未満ではその効果が不十分であり、また
１．２０％を超えると網状の粒界初析セメンタイト量が
顕著になり球状化焼鈍後の加工性、最終製品の強度の劣
化を招くので、含有量を０．７０〜１．２０％とした。
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、０．７０％未満ではその効果が不十分であり、また
１．２０％を超えると網状の粒界初析セメンタイト量が
顕著になり球状化焼鈍後の加工性、最終製品の強度の劣
化を招くので、含有量を０．７０〜１．２０％とした。
【００１４】Ｓｉ：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、０．１５％未満ではその効果は不十分であ
り、一方、１．７０％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
０．１５〜１．７０％とした。
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、０．１５％未満ではその効果は不十分であ
り、一方、１．７０％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
０．１５〜１．７０％とした。
【００１５】Ｍｎ：Ｍｎは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、
０．１５％未満ではこの効果は不十分であり、一方、
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０．１５〜１．２
０％とした。
終製品の寿命を増加させるのに有効な元素であるが、
０．１５％未満ではこの効果は不十分であり、一方、
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０．１５〜１．２
０％とした。
【００１６】Ｃｒ：Ｃｒは焼入れ性を向上し、強靱化を
図るとともに炭化物の形成を助長することを通じて耐摩
耗性を向上させるのに有効である。この効果は０．５％
未満では不十分であり、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０．５０〜２．０％とした。
図るとともに炭化物の形成を助長することを通じて耐摩
耗性を向上させるのに有効である。この効果は０．５％
未満では不十分であり、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０．５０〜２．０％とした。
【００１７】Ｍｏ：Ｍｏは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、Ｍ
ｏ：０．０５％未満ではこの効果は不十分であり、一
方、Ｍｏ：１．５％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Ｍｏ：
０．０５〜１．５０％とした。
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、Ｍ
ｏ：０．０５％未満ではこの効果は不十分であり、一
方、Ｍｏ：１．５％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Ｍｏ：
０．０５〜１．５０％とした。
【００１８】Ｓ：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。
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。
【００１９】Ａｌ：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、０．０５％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
０．０１０〜０．０５％とした。
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、０．０５％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
０．０１０〜０．０５％とした。
【００２０】Ｎ：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。
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。
【００２１】Ｔ．Ｍｇ：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ＭｇＯを生成するために添加され
る。そのためには、Ａｌ2 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Ａｌ
2 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、TotalMg 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Ｍｇ
Ｏにできることがわかった。しかし、TotalMg 重量％を
０．０３００％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０．０００５〜０．０３０
０％とした。なお、TotalMg 含有量とは、鋼中のSolubl
eMg 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。
のＡｌ2 Ｏ3 と反応し、Ａｌ2 Ｏ3 のＯを奪い、ＭｇＯ
・Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＭｇＯを生成するために添加され
る。そのためには、Ａｌ2 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Ａｌ
2 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、TotalMg 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Ｍｇ
Ｏにできることがわかった。しかし、TotalMg 重量％を
０．０３００％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０．０００５〜０．０３０
０％とした。なお、TotalMg 含有量とは、鋼中のSolubl
eMg 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。
【００２２】Ｐ：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０．０
２５％を超えると強度の劣化が顕著となるため、０．０
２５％以下に制限する。
し、最終製品の強度劣化の原因となる。特にＰが０．０
２５％を超えると強度の劣化が顕著となるため、０．０
２５％以下に制限する。
【００２３】Ｔｉ：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％以下に制限
する。
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％以下に制限
する。
【００２４】Ｔ．Ｏ：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、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０．００１５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．
００１５重量％以下に制限する。
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、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０．００１５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．
００１５重量％以下に制限する。
【００２５】次に、第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Ｖ，Ｎｂ，Ｎｉの１種または２種以上を含有さ
せることが出来る。
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Ｖ，Ｎｂ，Ｎｉの１種または２種以上を含有さ
せることが出来る。
【００２６】Ｎｂ，Ｖ：Ｖ，Ｎｂは析出硬化による転動
疲労過程での硬さ低下防止を狙いとして添加するが、
Ｖ：０．０３％未満、Ｎｂ：０．００５％未満ではその
効果は不十分であり、一方、Ｖ：０．７％、Ｎｂ：０．
３％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Ｖ：０．０３〜０．７％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．３％とした。
疲労過程での硬さ低下防止を狙いとして添加するが、
Ｖ：０．０３％未満、Ｎｂ：０．００５％未満ではその
効果は不十分であり、一方、Ｖ：０．７％、Ｎｂ：０．
３％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Ｖ：０．０３〜０．７％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．３％とした。
【００２７】Ｎｉ：Ｎｉは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、Ｎ
ｉ：０．１０％未満ではこの効果は不十分であり、一
方、Ｎｉ：２．００％を超えるとこの効果は飽和し経済
的に好ましくないので、その含有量をＮｉ：０．１０〜
２．００％とした。
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、Ｎ
ｉ：０．１０％未満ではこの効果は不十分であり、一
方、Ｎｉ：２．００％を超えるとこの効果は飽和し経済
的に好ましくないので、その含有量をＮｉ：０．１０〜
２．００％とした。
【００２８】次に、第３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、（ＭｇＯ
・Ａｌ2 Ｏ3 個数＋ＭｇＯ個数）／全酸化物系介在物個
数≧０．８と規定した。
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、（ＭｇＯ
・Ａｌ2 Ｏ3 個数＋ＭｇＯ個数）／全酸化物系介在物個
数≧０．８と規定した。
【００２９】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
を充填して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
を充填して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。
【００３０】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。
【００３１】
【実施例】高炉−転炉−連続鋳造法により表１および表
２に示す化学成分の鋳片を製造した。
２に示す化学成分の鋳片を製造した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】Ｍｇ添加は、特願平５−２０２４１６号の
実施例−１と同様の方法によりＣ含有量０．９８〜１．
０１重量％の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。次に分塊圧
延、棒鋼圧延して直径６５mmΦ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３および表４に示すように本発明鋼はすべて
適正範囲内にあった。
実施例−１と同様の方法によりＣ含有量０．９８〜１．
０１重量％の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。次に分塊圧
延、棒鋼圧延して直径６５mmΦ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３および表４に示すように本発明鋼はすべて
適正範囲内にあった。
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【００３７】本鋼材を球状化焼鈍した後、転動疲労試験
片を作成し、８４０℃加熱焼入れ→１６０℃焼戻しの条
件で焼入れ焼戻し処理を行った。森式スラスト型転動疲
労試験機（ヘルツ最大接触応力５４０ kgf／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６００ kgf／mm2 ）により転動疲
特性の評価を行った。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３および表４に比
較例１３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に併せて示したが、本発明鋼で
は白色帯組織・炭化物組織の生成が抑制されている。
片を作成し、８４０℃加熱焼入れ→１６０℃焼戻しの条
件で焼入れ焼戻し処理を行った。森式スラスト型転動疲
労試験機（ヘルツ最大接触応力５４０ kgf／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６００ kgf／mm2 ）により転動疲
特性の評価を行った。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３および表４に比
較例１３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に併せて示したが、本発明鋼で
は白色帯組織・炭化物組織の生成が抑制されている。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明により、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
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。
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
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 (3)
- 【請求項１】 重量比として、Ｃ：Ｏ．７０〜１．２０
％、Ｓｉ：０．１５〜１．７０％、Ｍｎ：０．１５〜
１．２０％、Ｃｒ：０．５０〜２．００％、Ｍｏ：０．
０５〜１．５０％、Ｓ： ０．００１〜０．０３％、Ａ
ｌ：０．０１０〜０．０５％、Ｎ：０．００３〜０．０
１５％、Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．０３００％を含
有し、Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００４０％以
下、Ｔ．Ｏ：０．００１５％以下に制限し、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炭素系
高寿命軸受鋼。 - 【請求項２】 重量比として、Ｃ：０．７０〜１．２０
％、Ｓｉ：０．１５〜１．７０％、Ｍｎ：０．１５〜
１．２０％、Ｃｒ：０．５０〜２．００％、Ｍｏ：０．
０５〜１．５０％、Ｓ：０．００１〜０．０３％、Ａ
ｌ：０．０１０〜０．０５％、Ｎ：０．００３〜０．０
１５％、Ｔ．Ｍｇ：０．０００５〜０．０３００％を含
有し、さらにＶ：０．０３〜０．７％Ｎｂ：０．００５
〜０．３％Ｎｉ：０．１０〜２．００％、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：０．００１５％以下に制限
し、残部が鉄および不可避的不純物からなることを特徴
とする高炭素系高寿命軸受鋼。 - 【請求項３】 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または２記載の高炭素系高寿
命軸受鋼。 （ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 個数＋ＭｇＯ個数）／全酸化物系
介在物個数≧０．８０
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| BR9506268A BR9506268A (pt) | 1994-06-16 | 1995-06-16 | Aço para mancais de alto carbono tendo uma vida útil longa |
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