JPH09195008A - 耐食軸受鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室温の使用条件では錆びない耐食性を持ち、
高強度と対摩耗性を得るため焼入れ焼戻し硬さＨＲＣ６
０以上が得られ、かつ冷間鍛造時には割れの起点となる
介在物を抑え、ＳＵＪ２並みまたはそれ以上の変形抵抗
を有する耐食軸受鋼を得る。 【解決手段】 重量％でＣ：０．７５〜０．８５％，Ｓ
ｉ：０．３５％以下，Ｃｒ：８．０〜１０．５％，Ｍ
ｎ：０．５０％以下，Ｍｏ：０．２０％以下，Ｏ：０．
００１５％以下，Ｓ：０．０１０％以下であって、残部
が実質的にＦｅよりなり、平均炭化物間距離を０．４５
μｍ以上１．００μｍ以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、精密機械、事務
機器、電子機器等において、冷間鍛造性、高硬度および
耐食性が要求される素材として室温環境下で利用される
耐食軸受鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、耐摩耗性、疲労強度、耐食
性、静しゅく性を改善した転がり軸受が特公平５−２７
３４号公報に、また、耐孔食性、耐食性に優れた軸受鋼
が特開昭６４−８２５１号公報に、炭化物の微細化およ
び結晶粒の微細化のためＶ，Ｎｂを、また熱間加工性改
善のためＲＥＭ元素を用いた高硬度ステンレス鋼が特開
平７−１０２３４６号公報および特開平７−７０７１０
号公報に示されている。

【０００３】また、２次硬化により温間強度の向上に寄
与するため、Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｗなどを用いた転
動寿命に優れた軸受鋼が特公昭５７−２２６６号公報
に、焼なまし状態でＨＲＣ２０以下の軸受用ステンレス
鋼が特開平２−２９４４５３号公報に示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の各鋼にあっては、高Ｃ高ＣｒのＳＵＳ４４０Ｃ鋼
では変形抵抗が高く、また共晶炭化物を析出し音響特性
や延性に劣るのを改善するため提案されたものである
が、特公平５−２７３４号公報や特開昭６４−８２５１
号公報の転がり軸受は変形能、変形抵抗に着目したもの
でない。特開平７−１０２３４６号公報は、Ｖ，Ｎｂ
を、特開平７−７０７１０号公報はＲＥＭ元素をおよび
特公昭５７−２２６６号公報のステンレス鋼ではＴｉ，
Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｗを用いており、コストアップが避け
られないという課題があった。

【０００５】また、特開平２−２９４４５３号公報の軸
受ステンレス鋼にあっては、冷間加工に用いるには硬さ
が高いという問題がある。また、通常の軸受鋼はＨＲＣ
６０以上で使用されるのに対し、焼入れ焼戻し硬さはＨ
ＲＣ５８以上であるため、耐摩耗性に劣るという課題が
あった。

【０００６】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、室温の使用条件では錆びない耐食性を持ち、
高強度と耐摩耗性を得るため焼入れ焼戻し硬さＨＲＣ６
０以上が得られ、かつ冷間鍛造時には割れの起点となる
介在物を抑え、変形抵抗が低い耐食軸受鋼を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる耐食軸
受鋼は、重量％で、Ｃ：０．７５〜０．８５％，Ｓｉ：
０．３５％以下，Ｃｒ：８．０〜１０．５％，Ｍｎ：
０．５０％以下，Ｍｏ：０．２０％以下，Ｏ：０．００
１５％以下，Ｓ：０．０１０％以下であって、残部が実
質的にＦｅよりなり、平均炭化物間距離を０．４５μｍ
以上１．００μｍ以下とするようにしたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の耐食軸受鋼の構
成について説明する。この耐食軸受鋼は、重量％でＣ：
０．７５〜０．８５％，Ｓｉ：０．３５％以下，Ｃｒ：
８．０〜１０．５％，Ｍｎ：０．５０％以下，Ｍｏ：
０．２０％以下，Ｏ：０．００１５％以下，Ｓ：０．０
１０％以下であって残部が実質的にＦｅよりなり、平均
炭化物間距離が０．４５μｍ以上１．００μｍ以下とさ
れる。

【０００９】このうち、Ｃは焼入れ焼戻し硬さＨＲＣ６
０以上を得るために０．７５％以上必要であるが、０．
８５％以上になると平均炭化物間距離が小さくなりすぎ
るため、変形抵抗を高くする。

【００１０】また、Ｓｉは鋼の脱酸に有効な元素である
が、０．３５％以上では変形抵抗を高くする。Ｃｒは炭
化物を球状化し、耐食性を向上させるために８％以上必
要であるが、１０．５％以上では変形抵抗が高くなり、
更に共晶炭化物の析出により、鏡面仕上げがしにくくな
る。

【００１１】Ｍｎは焼入れ性を向上させるが、０．５０
％以上では焼なまし組織においてマトリックスのフェラ
イト相を強化して変形抵抗を高くする。

【００１２】さらに、Ｍｏは焼入れ性を増し、耐食性を
向上させるが、生地を強化し変形抵抗を高めるので０．
２０％以下とする。Ｏは、割れの起点となる酸化物介在
物Ａｌ₂ Ｏ₃ などの生成を極力おさえ、鋼の清浄度を上
げるため、０．００１５％以下とする。Ｓは、割れの起
点となる硫化物介在物ＭｎＳなどの生成を極力おさえる
ため、０．０１０％以下とする。

【００１３】そして、平均炭化物間距離は０．４５μｍ
以上１．００μｍ以下にする。すなわち、平均炭化物間
距離が大きいと変形抵抗は低くなる。変形抵抗をＳＵＪ
２並みまたはそれ以下にするためには、平均炭化物間距
離を０．４５μｍ以上とする必要がある。しかし、炭化
物が大きすぎると、焼入れ時に炭化物がマトリックスに
溶け込まず、焼入れ焼戻し硬さＨＲＣ６０以上が得られ
ない。また、炭化物の溶け込みが少いとマトリックス中
のＣｒ量が少いため耐食性に劣る。また、転動疲労寿
命、変形能にも優れない。そのため平均炭化物間距離の
上限は、１．００μｍ以下であることが必要である。

【００１４】

【実施例】まず、表１に示す化学成分組成の鋼を溶製し
たのち造塊し、十分にソーキングを行い、直径φ３０ｍ
ｍに熱間鍛造した。球状化焼なまし条件を変えることに
より炭化物組織を変え、数種の平均炭化物間距離の材料
を作成した。

【００１５】

【表１】

【００１６】また、各材料の最適焼入れ温度、それぞれ
比較鋼Ｂ：９５０℃，発明鋼Ｃ：９８０℃，発明鋼Ｄ，
比較鋼Ｅ：１０５０℃で焼入れし、３０分保持後油冷
し、サブゼロ処理は−７４℃で比較鋼Ｂ以外にすべて６
０分、焼き戻しは全鋼種１６０℃で９０分を２回施し
た。この焼なまし状態での平均炭化物間距離、焼なまし
硬さと焼入れ焼戻し硬さを表２に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】この焼入れ焼戻し状態の材料から、機械加
工により湿潤試験片（直径２０ｍｍ×長さ２０ｍｍ）を
作成し、温度５０℃、湿度９５％の雰囲気中に放置し、
９６ｈｒ後の点食の有無で耐食性を評価した。その結
果、表３に示すように発明鋼Ｃ，Ｄは比較鋼Ｅとほぼ同
等で錆びは発生しない。

【００１９】

【表３】

【００２０】また、焼なましままの材料から圧縮試験片
（直径２０ｍｍ×長さ３０ｍｍ）を作成し、１６００ｔ
プレスによって拘束圧縮試験を行った。図１に平均炭化
物間距離とＳＵＪ２の変形抵抗を１としたときのそれぞ
れの変形抵抗との比（ひずみ０．４２の時の変形抵抗値
を使用）の関係を示す。この図より平均炭化物間距離が
大きくなると変形抵抗が低下することが分かる。また発
明鋼Ｃ，Ｄの変形抵抗をＳＵＪ２並みまたはそれ以下と
するには平均炭化物間距離を０．４５μｍ以上とする必
要がある。

【００２１】図２にＢ−Ｆの各鋼について、実際にヘッ
ダーで冷間鍛造を行った場合の工具寿命と、ＳＵＪ２の
変形抵抗を１としたときのそれぞれの変形抵抗との比と
の関係を示す。これより、本発明鋼Ｃ，Ｄにおいて、変
形抵抗をＳＵＪ２並みまたはそれ以下とすると、比較鋼
Ｅよりも金型寿命を５倍以上延ばすことができることが
分かる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば耐食軸
受鋼を、重量％でＣ：０．７５〜０．８５％，Ｓｉ：
０．３５％以下，Ｃｒ：８．０〜１０．５％，Ｍｎ：
０．５０％以下，Ｍｏ：０．２０％以下，Ｏ：０．００
１５％以下，Ｓ：０．０１０％以下であって、残部が実
質的にＦｅよりなり、平均炭化物間距離が０．４５μｍ
以上１．００μｍ以下とされるようにしたので、従来鋼
より変形抵抗を低くでき、さらにＳＵＪ２並みまたはそ
れ以下の変形抵抗を持ち、金型寿命を５倍以上延ばすこ
とができ、かつ焼入れ焼戻し硬さＨＲＣ６０以上を有す
る冷間鍛造性の優れたものとなり、かつ安価に提供でき
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の耐食軸受鋼の変形抵抗比−平均炭化
物間距離特性図である。

【図２】この発明の耐食軸受鋼の変形抵抗比−金型寿命
特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．７５〜０．８５％，
   Ｓｉ：０．３５％以下，Ｃｒ：８．０〜１０．５％，Ｍ
   ｎ：０．５０％以下，Ｍｏ：０．２０％以下，Ｏ：０．
   ００１５％以下，Ｓ：０．０１０％以下であって、残部
   が実質的にＦｅよりなり、平均炭化物間距離が０．４５
   μｍ以上１．００μｍ以下であることを特徴とする耐食
   軸受鋼。