JPH11279710A - 音響特性．静粛性に優れた軸受用鋼 - Google Patents
音響特性．静粛性に優れた軸受用鋼Info
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- JPH11279710A JPH11279710A JP10003198A JP10003198A JPH11279710A JP H11279710 A JPH11279710 A JP H11279710A JP 10003198 A JP10003198 A JP 10003198A JP 10003198 A JP10003198 A JP 10003198A JP H11279710 A JPH11279710 A JP H11279710A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた音響特性，静粛性を安定して得られる
軸受用鋼を提供することにある。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ：０．８〜１４．０％、Ａｌ：０．０４％以下、残部
がＦｅおよび不可避不純物からなり、該不可避不純物中
Ｔｉ：０．００１５％以下、Ｏ：０．００１２％以下に
それぞれ抑制した鋼材であって、該鋼材を溶解させた場
合の長径１５μｍ以上の大きさでＡｌ2 Ｏ3 含有率が５
０％以上である酸不溶性介在物の個数が前記鋼材１０ｇ
当たり１０個未満である軸受用鋼。
軸受用鋼を提供することにある。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ：０．８〜１４．０％、Ａｌ：０．０４％以下、残部
がＦｅおよび不可避不純物からなり、該不可避不純物中
Ｔｉ：０．００１５％以下、Ｏ：０．００１２％以下に
それぞれ抑制した鋼材であって、該鋼材を溶解させた場
合の長径１５μｍ以上の大きさでＡｌ2 Ｏ3 含有率が５
０％以上である酸不溶性介在物の個数が前記鋼材１０ｇ
当たり１０個未満である軸受用鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ころ軸受や玉軸受
のような転がり軸受に使用する軸受材料、特にエアコ
ン，コンピュータのディスクドライブ，ビデオおよびオ
ーディオ機器等、音響特性，静粛性が要求される精密機
器に使用して最適な軸受用鋼に関する。
のような転がり軸受に使用する軸受材料、特にエアコ
ン，コンピュータのディスクドライブ，ビデオおよびオ
ーディオ機器等、音響特性，静粛性が要求される精密機
器に使用して最適な軸受用鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】ここで音響特性，静粛性とは、転がり軸
受その他の転動装置が作動中に発生する振動により生じ
る騒音の少なさを指すもので、工作機械や建設機械など
ではそれほど問題にならないが、例えばＨＤＤやＶＴＲ
等のような振動を極度に嫌う精密機器に使用される比較
的小型の玉軸受などにおいては、音響特性，静粛性が大
きな問題となってくる。これら小型の玉軸受では、負荷
荷重がさほど大きくないために転動疲労寿命などの疲労
特性はあまり問題視されず、回転時の静粛性，音響特性
が重要視され、従来から研究，開発は種々なされてい
る。
受その他の転動装置が作動中に発生する振動により生じ
る騒音の少なさを指すもので、工作機械や建設機械など
ではそれほど問題にならないが、例えばＨＤＤやＶＴＲ
等のような振動を極度に嫌う精密機器に使用される比較
的小型の玉軸受などにおいては、音響特性，静粛性が大
きな問題となってくる。これら小型の玉軸受では、負荷
荷重がさほど大きくないために転動疲労寿命などの疲労
特性はあまり問題視されず、回転時の静粛性，音響特性
が重要視され、従来から研究，開発は種々なされてい
る。
【０００３】ところで、軸受用鋼の音響特性，静粛性で
注目されるのは、使用初期の音響特性と、使用中の経年
変化による音響特性の劣化の２種類である。まず使用初
期の音響特性であるが、これは軸受部品の形状的な仕上
げ精度に大きく左右される。そして材料面で、この仕上
げ精度を大きく左右するのは基地と硬さの大きく異なっ
た非金属介在物や共晶炭化物の数と大きさである。ま
た、使用中の経年変化による音響特性については、使用
初期の音響特性に問題の無いレベルであっても、軸受部
品使用中において基地と硬質な非金属介在物や共晶炭化
物との間に生じる摩耗差が表面形状，表面粗さ等の精度
劣化をまねき、使用中の音響特性を低下させる。このう
ち共晶炭化物については特開昭６１−１６３２４４号公
報にその大きさと量の限界について開示されている。
注目されるのは、使用初期の音響特性と、使用中の経年
変化による音響特性の劣化の２種類である。まず使用初
期の音響特性であるが、これは軸受部品の形状的な仕上
げ精度に大きく左右される。そして材料面で、この仕上
げ精度を大きく左右するのは基地と硬さの大きく異なっ
た非金属介在物や共晶炭化物の数と大きさである。ま
た、使用中の経年変化による音響特性については、使用
初期の音響特性に問題の無いレベルであっても、軸受部
品使用中において基地と硬質な非金属介在物や共晶炭化
物との間に生じる摩耗差が表面形状，表面粗さ等の精度
劣化をまねき、使用中の音響特性を低下させる。このう
ち共晶炭化物については特開昭６１−１６３２４４号公
報にその大きさと量の限界について開示されている。
【０００４】一方、非金属介在物は軸受部品の諸特性
（例えば、転動疲労寿命）にとって有害であることは一
般的に知られており、この非金属介在物低減のために
Ｏ，Ｔｉなどを低く制御したものは多く開示されてい
る。非金属介在物を低減するための手段としてＯ，Ｔｉ
などを低く制御するようにした従来公知のものは、軸受
或いは転動部品の転動疲労寿命に着目してなされたもの
であり、静粛性，音響特性に着目して非金属介在物の大
きさ，数，存在確率等に関して研究されたものではな
い。したがって、静粛性，音響特性と非金属介在物の大
きさ，数等との関係は何ら明らかにされていない。
（例えば、転動疲労寿命）にとって有害であることは一
般的に知られており、この非金属介在物低減のために
Ｏ，Ｔｉなどを低く制御したものは多く開示されてい
る。非金属介在物を低減するための手段としてＯ，Ｔｉ
などを低く制御するようにした従来公知のものは、軸受
或いは転動部品の転動疲労寿命に着目してなされたもの
であり、静粛性，音響特性に着目して非金属介在物の大
きさ，数，存在確率等に関して研究されたものではな
い。したがって、静粛性，音響特性と非金属介在物の大
きさ，数等との関係は何ら明らかにされていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６１−１６
３２４４号公報には、軸受部品の形状的な仕上げ精度を
大きく左右する共晶炭化物の大きさと量の限界について
開示されているが、Ｃ及びＣｒの成分範囲が重量％で、
Ｃ：０．６〜１．２％、Ｃｒ：０．８〜１４．０％のも
のにあっては、鋼塊の大きさの制御、ソーキングを実施
する等の製造方法の発達により共晶炭化物が音響特性に
及ぼす影響は比較的少なくなっている。加えて、非金属
介在物の数と大きさに着目したものではなかった。
３２４４号公報には、軸受部品の形状的な仕上げ精度を
大きく左右する共晶炭化物の大きさと量の限界について
開示されているが、Ｃ及びＣｒの成分範囲が重量％で、
Ｃ：０．６〜１．２％、Ｃｒ：０．８〜１４．０％のも
のにあっては、鋼塊の大きさの制御、ソーキングを実施
する等の製造方法の発達により共晶炭化物が音響特性に
及ぼす影響は比較的少なくなっている。加えて、非金属
介在物の数と大きさに着目したものではなかった。
【０００６】軸受部品の形状的な仕上げ精度により大き
く影響するのは、この発明では着目していない非金属介
在物の数と大きさ、すなわち共晶炭化物に比較して大き
く、数が多く、製造工程において制御の難しいＡｌ2 Ｏ
3 含有率５０％以上の硬質の酸化物系介在物の大きさと
数である。
く影響するのは、この発明では着目していない非金属介
在物の数と大きさ、すなわち共晶炭化物に比較して大き
く、数が多く、製造工程において制御の難しいＡｌ2 Ｏ
3 含有率５０％以上の硬質の酸化物系介在物の大きさと
数である。
【０００７】Ａｌ2 Ｏ3 含有率５０％以上の硬質の酸化
物系介在物で、粗大なものが多数存在するような軸受用
鋼を軸受け部品の素材として使用した場合には、この粗
大で硬質な非金属介在物が転動装置部品の表面に出現
し、仕上加工精度を悪化させて音響特性を悪くする。
又、使用中において基地と硬質な非金属介在物との間に
生じる摩耗差が表面形状の精度劣化をまねき、経年変化
による音響特性の劣化を引き起こす。逆に、硬質の酸化
物系介在物の大きさと数、存在比を的確に把握してコン
トロールすることにより、使用初期の音響特性を向上さ
せることができることを本発明者等は知得した。
物系介在物で、粗大なものが多数存在するような軸受用
鋼を軸受け部品の素材として使用した場合には、この粗
大で硬質な非金属介在物が転動装置部品の表面に出現
し、仕上加工精度を悪化させて音響特性を悪くする。
又、使用中において基地と硬質な非金属介在物との間に
生じる摩耗差が表面形状の精度劣化をまねき、経年変化
による音響特性の劣化を引き起こす。逆に、硬質の酸化
物系介在物の大きさと数、存在比を的確に把握してコン
トロールすることにより、使用初期の音響特性を向上さ
せることができることを本発明者等は知得した。
【０００８】本発明は、上記のような従来の諸事情に着
目して成されたものであり、音響特性，静粛性に悪影響
を及ぼす硬質の酸化物系非金属介在物を正確且つ定量的
に把握する方法を用いてその数と大きさを制御し、ひい
ては優れた音響特性，静粛性を安定して得られる軸受用
鋼を提供することを目的としたものである。
目して成されたものであり、音響特性，静粛性に悪影響
を及ぼす硬質の酸化物系非金属介在物を正確且つ定量的
に把握する方法を用いてその数と大きさを制御し、ひい
ては優れた音響特性，静粛性を安定して得られる軸受用
鋼を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すること
ができた本発明に係る音響特性，静粛性に優れた軸受用
鋼とは、重量％で、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｓｉ：０．
１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：０．８
〜１４．０％、Ａｌ：０．０４％以下、残部がＦｅおよ
び不可避不純物からなり、該不可避不純物中Ｔｉ：０．
００１５％以下、Ｏ：０．００１２％以下にそれぞれ抑
制した鋼材であって、９０〜９５℃に加熱された６０％
（質量％を意味する：以下同じ）の硝酸、９６％の硫
酸、純水の体積比が２５：１：５５の混合酸水溶液に前
記鋼材を溶解させた場合に、長径１５μｍ以上の大きさ
でＡｌ2 Ｏ3 含有率が５０％以上である酸不溶性介在物
の個数が前記鋼材１０ｇ当たり１０個未満であるところ
にその特徴を有している。
ができた本発明に係る音響特性，静粛性に優れた軸受用
鋼とは、重量％で、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｓｉ：０．
１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：０．８
〜１４．０％、Ａｌ：０．０４％以下、残部がＦｅおよ
び不可避不純物からなり、該不可避不純物中Ｔｉ：０．
００１５％以下、Ｏ：０．００１２％以下にそれぞれ抑
制した鋼材であって、９０〜９５℃に加熱された６０％
（質量％を意味する：以下同じ）の硝酸、９６％の硫
酸、純水の体積比が２５：１：５５の混合酸水溶液に前
記鋼材を溶解させた場合に、長径１５μｍ以上の大きさ
でＡｌ2 Ｏ3 含有率が５０％以上である酸不溶性介在物
の個数が前記鋼材１０ｇ当たり１０個未満であるところ
にその特徴を有している。
【００１０】また上記鋼材において、Ｃｒは耐食性と硬
さ、コスト等を勘案すると、重量％で、１０．０〜１
４．０％、２．０〜１０．０％、０．８〜２．０％
の範囲に区分される。また、必要によりＮｉ：０．１〜
２．０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｍｏ：０．１〜
２．０％、Ｗ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０５〜１．
０％、Ｎｂ：０．０１〜１．０％から選ばれる１種また
は２種以上を含有させることによって、その性能を一段
と向上させることができる。
さ、コスト等を勘案すると、重量％で、１０．０〜１
４．０％、２．０〜１０．０％、０．８〜２．０％
の範囲に区分される。また、必要によりＮｉ：０．１〜
２．０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｍｏ：０．１〜
２．０％、Ｗ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０５〜１．
０％、Ｎｂ：０．０１〜１．０％から選ばれる１種また
は２種以上を含有させることによって、その性能を一段
と向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、静粛性，音響特性に軸
受部品の素材（本発明では鋼材）側の要因として最も大
きく影響し、鋼材の製造工程において制御の難しいＡｌ
2 Ｏ3 含有率５０％以上の硬質の酸化物系介在物の大き
さと数、存在比を的確に把握してコントロールした鋼材
にあり、その好ましい基本成分は以下の通りである。
受部品の素材（本発明では鋼材）側の要因として最も大
きく影響し、鋼材の製造工程において制御の難しいＡｌ
2 Ｏ3 含有率５０％以上の硬質の酸化物系介在物の大き
さと数、存在比を的確に把握してコントロールした鋼材
にあり、その好ましい基本成分は以下の通りである。
【００１２】Ｃの含有量は重量％（以下、同じ）で、
０．６〜１．２％とする。Ｃは焼入硬さを増大させ、室
温，高温における強度を維持して耐摩耗性を付与するた
めに必須の元素である。含有量が０．６％未満であると
焼入硬さが不足して耐摩耗性を維持することができな
い。一方、１．２％を越えると長時間ソーキングでも拡
散しきれない巨大な共晶炭化物が生成するため、軸受部
品の静粛性を始めとして被研削性，冷間鍛造性，被切削
性を低下させる。
０．６〜１．２％とする。Ｃは焼入硬さを増大させ、室
温，高温における強度を維持して耐摩耗性を付与するた
めに必須の元素である。含有量が０．６％未満であると
焼入硬さが不足して耐摩耗性を維持することができな
い。一方、１．２％を越えると長時間ソーキングでも拡
散しきれない巨大な共晶炭化物が生成するため、軸受部
品の静粛性を始めとして被研削性，冷間鍛造性，被切削
性を低下させる。
【００１３】また、Ｓｉの含有量は０．１〜２．０％と
する。このＳｉは製鋼工程における脱酸のために必要な
元素であり、また耐摩耗性と強度を増大する効果があ
り、少なくとも０．１％は必要である。しかし、含有量
が２．０％を越えると冷間鍛造性，被切削性を低下させ
るので０．１〜２．０％とする。
する。このＳｉは製鋼工程における脱酸のために必要な
元素であり、また耐摩耗性と強度を増大する効果があ
り、少なくとも０．１％は必要である。しかし、含有量
が２．０％を越えると冷間鍛造性，被切削性を低下させ
るので０．１〜２．０％とする。
【００１４】Ｍｎの含有量は０．１〜２．０％とする。
このＭｎは焼入性を向上させて強度を増大させるが、多
すぎると残留オーステナイトを増加させて逆に強度を低
下させ、また寸法の経年劣化を引き起こす。このため成
分範囲を０．１〜２．０％とした。
このＭｎは焼入性を向上させて強度を増大させるが、多
すぎると残留オーステナイトを増加させて逆に強度を低
下させ、また寸法の経年劣化を引き起こす。このため成
分範囲を０．１〜２．０％とした。
【００１５】そして、Ｃｒの含有量は、．１０．０〜
１４．０％、．２．０〜１０．０％、．０．８〜
２．０％の範囲に区分される。Ｃｒは特に重要な元素で
あり、強度，焼入性を向上させるとゝもに、耐食性，耐
熱性を付与する。またＣｒはＣと結びついて微細な炭化
物を形成して耐摩耗性を付与する。しかし、Ｃｒ含有量
が０．８％未満ではその効果がなく、１４．０％を越え
ると巨大な共晶炭化物が生成されるため、０．８〜１
４．０％とする。
１４．０％、．２．０〜１０．０％、．０．８〜
２．０％の範囲に区分される。Ｃｒは特に重要な元素で
あり、強度，焼入性を向上させるとゝもに、耐食性，耐
熱性を付与する。またＣｒはＣと結びついて微細な炭化
物を形成して耐摩耗性を付与する。しかし、Ｃｒ含有量
が０．８％未満ではその効果がなく、１４．０％を越え
ると巨大な共晶炭化物が生成されるため、０．８〜１
４．０％とする。
【００１６】ここで、Ｃｒ：０．８〜１４．０％の範囲
では、その含有量が増大するに伴い耐食性は図１のよう
に変化する。軸受部品の場合、用途によって要求される
耐食性は大きく異なる。通常の用途で耐食性を要求され
ないような場合、Ｃｒ含有量は０．８〜２．０％で十分
であり、この場合のＣｒの役割は強度，焼入性の向上で
ある。しかし、十分な耐蝕性が要求される用途、例えば
ＨＤＤ用の玉軸受のように組み付け時に完全に脱脂され
て以後錆を嫌うような軸受部品や、海岸地方で使用され
る可搬性の精密機器では、Ｃｒの含有量は最低でも１
０．０％必要であり、１０．０〜１４．０％が範囲とな
る。これらの中間の範囲２．０〜１０．０％では、軸受
部品の用途ごとに必要な耐食性に応じてＣｒ量を選択す
る。Ｃｒは多く含有すると当然製造コストは含有量に比
例して上昇するので、要求される耐食性とコストに応じ
てＣｒの成分範囲を選択することになる。
では、その含有量が増大するに伴い耐食性は図１のよう
に変化する。軸受部品の場合、用途によって要求される
耐食性は大きく異なる。通常の用途で耐食性を要求され
ないような場合、Ｃｒ含有量は０．８〜２．０％で十分
であり、この場合のＣｒの役割は強度，焼入性の向上で
ある。しかし、十分な耐蝕性が要求される用途、例えば
ＨＤＤ用の玉軸受のように組み付け時に完全に脱脂され
て以後錆を嫌うような軸受部品や、海岸地方で使用され
る可搬性の精密機器では、Ｃｒの含有量は最低でも１
０．０％必要であり、１０．０〜１４．０％が範囲とな
る。これらの中間の範囲２．０〜１０．０％では、軸受
部品の用途ごとに必要な耐食性に応じてＣｒ量を選択す
る。Ｃｒは多く含有すると当然製造コストは含有量に比
例して上昇するので、要求される耐食性とコストに応じ
てＣｒの成分範囲を選択することになる。
【００１７】また、Ａｌの含有量は、０．０４０％以下
とする。このＡｌは製鋼工程での脱酸のために必須の元
素であり、特にＯを０．００１２％以下にするためには
ある程度の添加は必要である。しかし多量に含有すると
硬質のＡｌ2 Ｏ3 含有量の高い酸化物系介在物を多量に
生成するため、上限を０．０４０％とする。
とする。このＡｌは製鋼工程での脱酸のために必須の元
素であり、特にＯを０．００１２％以下にするためには
ある程度の添加は必要である。しかし多量に含有すると
硬質のＡｌ2 Ｏ3 含有量の高い酸化物系介在物を多量に
生成するため、上限を０．０４０％とする。
【００１８】以上が本発明に係る鋼材の基本成分である
が、つぎに不可避不純物の内Ｔｉ，Ｏを下記のように限
定する。すなわち、Ｔｉの含有量は０．００１５％以下
とする。このＴｉは硬質の非金属介在物ＴｉＮを形成し
て静粛性，音響特性を劣化させるので低いことが望まし
いが、０．００１５％までは許容される。したがって上
限を０．００１５％とする。
が、つぎに不可避不純物の内Ｔｉ，Ｏを下記のように限
定する。すなわち、Ｔｉの含有量は０．００１５％以下
とする。このＴｉは硬質の非金属介在物ＴｉＮを形成し
て静粛性，音響特性を劣化させるので低いことが望まし
いが、０．００１５％までは許容される。したがって上
限を０．００１５％とする。
【００１９】また、Ｏの含有量を０．００１２％以下と
する。Ｏは硬質の酸化物系非金属介在物を形成して静粛
性，音響特性を劣化させるので低いことが望ましいが、
０．００１２％までは許容される。よって、上限を０．
００１２％とする。しかし、前述のように、Ｏの含有量
が０．００１２％以下ではＯ量と酸化物系介在物の個数
には明確な相関は認められない。したがって、静粛性，
音響特性に有害な長径１５μｍ以上で、Ａｌ2 Ｏ3 含有
率５０％以上の硬質の酸化物系非金属介在物の個数を最
適な測定方法を指定して別に規定する。
する。Ｏは硬質の酸化物系非金属介在物を形成して静粛
性，音響特性を劣化させるので低いことが望ましいが、
０．００１２％までは許容される。よって、上限を０．
００１２％とする。しかし、前述のように、Ｏの含有量
が０．００１２％以下ではＯ量と酸化物系介在物の個数
には明確な相関は認められない。したがって、静粛性，
音響特性に有害な長径１５μｍ以上で、Ａｌ2 Ｏ3 含有
率５０％以上の硬質の酸化物系非金属介在物の個数を最
適な測定方法を指定して別に規定する。
【００２０】ここで、Ｏ，Ｔｉ量と非金属介在物の数，
大きさとの関係について述べると、Ｔｉは生成する介在
物がＴｉＮにほぼ限定されるので比較的単純な関係で整
理され、Ｔｉ量とＴｉ系非金属介在物の数，大きさとは
ある程度の相関が認められ、Ｔｉの分析値から非金属介
在物の推定はある程度可能である。これに対して、Ｏは
Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｍｎ等と結びついて多種類の
非金属介在物を生成するうえに、酸化物系介在物にはス
ラグの巻き込み、製鋼工程で溶損した耐火物の混入など
が含まれる。
大きさとの関係について述べると、Ｔｉは生成する介在
物がＴｉＮにほぼ限定されるので比較的単純な関係で整
理され、Ｔｉ量とＴｉ系非金属介在物の数，大きさとは
ある程度の相関が認められ、Ｔｉの分析値から非金属介
在物の推定はある程度可能である。これに対して、Ｏは
Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｍｎ等と結びついて多種類の
非金属介在物を生成するうえに、酸化物系介在物にはス
ラグの巻き込み、製鋼工程で溶損した耐火物の混入など
が含まれる。
【００２１】そのために、Ｏ量が０．００１２％以下の
清浄度の高い鋼では、Ｏ量と非金属介在物の数，大きさ
との間にはほとんど相関がない。このことは、文献（材
料とプロセス，４(1991)，１１７８や材料とプロセス，
４(1991)，321 ）でも開示されている。したがって、軸
受用鋼中の非金属介在物の評価方法は直接的にその数と
大きさを最適な方法で測定するしかない。
清浄度の高い鋼では、Ｏ量と非金属介在物の数，大きさ
との間にはほとんど相関がない。このことは、文献（材
料とプロセス，４(1991)，１１７８や材料とプロセス，
４(1991)，321 ）でも開示されている。したがって、軸
受用鋼中の非金属介在物の評価方法は直接的にその数と
大きさを最適な方法で測定するしかない。
【００２２】従来から行われている非金属介在物の測定
方法は、鋼材のＬ断面（長手方向縦断面）を顕微鏡観察
し、該断面に存在する介在物の数や大きさ、長さを調べ
る方法が一般的であり、この方法はＪＩＳ Ｇ ０５５
５やＡＳＴＭ Ｅ−４５にも規定されている。しかし、
鋼材のＬ断面観察はごく限られた１断面に存在する介在
物を対象とする評価であり、加えて、鋼材の断面におけ
る観察では、個々の非金属介在物の最大径を測定する確
率は極めて小さいため、限られた面積での観察では精度
の良い評価は困難である。
方法は、鋼材のＬ断面（長手方向縦断面）を顕微鏡観察
し、該断面に存在する介在物の数や大きさ、長さを調べ
る方法が一般的であり、この方法はＪＩＳ Ｇ ０５５
５やＡＳＴＭ Ｅ−４５にも規定されている。しかし、
鋼材のＬ断面観察はごく限られた１断面に存在する介在
物を対象とする評価であり、加えて、鋼材の断面におけ
る観察では、個々の非金属介在物の最大径を測定する確
率は極めて小さいため、限られた面積での観察では精度
の良い評価は困難である。
【００２３】特に、Ｏ量が０．００１２％以下では酸化
物系非金属介在物の存在確率が減少するために鋼材の断
面観察では精度に限界がある。また、多くの種類の酸化
物系非金属介在物の中で有害なＡｌ2 Ｏ3 の含有率５０
％以上の硬質の介在物を見分けるのも困難であった。こ
こで、特開平３−１２６８３９号公報には、軸受用鋼の
介在物を電子ビーム溶解抽出評価法によって保証するこ
とが開示されている。しかし、これは転動疲労寿命に着
目して非金属介在物を測定したものであり、静粛性，音
響特性との関係を調べたものではない。この電子ビーム
溶解抽出評価法は、電子ビームによりサンプルを溶融し
比重の軽い非金属介在物を浮上させるものである。
物系非金属介在物の存在確率が減少するために鋼材の断
面観察では精度に限界がある。また、多くの種類の酸化
物系非金属介在物の中で有害なＡｌ2 Ｏ3 の含有率５０
％以上の硬質の介在物を見分けるのも困難であった。こ
こで、特開平３−１２６８３９号公報には、軸受用鋼の
介在物を電子ビーム溶解抽出評価法によって保証するこ
とが開示されている。しかし、これは転動疲労寿命に着
目して非金属介在物を測定したものであり、静粛性，音
響特性との関係を調べたものではない。この電子ビーム
溶解抽出評価法は、電子ビームによりサンプルを溶融し
比重の軽い非金属介在物を浮上させるものである。
【００２４】したがって、この電子ビーム溶解抽出評価
法にあってはサンプルを完全に溶解せねばならず、低融
点の（鋼材の融点に近い融点を持つ）非金属介在物にあ
っては再溶解してしまうので測定できない。また再溶解
しない非金属介在物であっても高温のため原形を保った
まま完全に浮上させることは困難であり、凝集，焼結で
より大きなサイズで観察されてしまう可能性が高く、精
度の高い測定は困難であった。
法にあってはサンプルを完全に溶解せねばならず、低融
点の（鋼材の融点に近い融点を持つ）非金属介在物にあ
っては再溶解してしまうので測定できない。また再溶解
しない非金属介在物であっても高温のため原形を保った
まま完全に浮上させることは困難であり、凝集，焼結で
より大きなサイズで観察されてしまう可能性が高く、精
度の高い測定は困難であった。
【００２５】そこで、本発明における非金属介在物の測
定では、９０〜９５℃に加熱された６０％（質量％を意
味する：以下同じ）の硝酸、９６％の硫酸、純水の体積
比が２５：１：５５の混合酸水溶液に鋼材を溶解させ、
酸不溶性介在物をＥＰＭＡ分析を行ってＡｌ2 Ｏ3 濃
度，長径と個数を測定する方法を採用することにより、
図２に示すような実験データを得ることができた。
定では、９０〜９５℃に加熱された６０％（質量％を意
味する：以下同じ）の硝酸、９６％の硫酸、純水の体積
比が２５：１：５５の混合酸水溶液に鋼材を溶解させ、
酸不溶性介在物をＥＰＭＡ分析を行ってＡｌ2 Ｏ3 濃
度，長径と個数を測定する方法を採用することにより、
図２に示すような実験データを得ることができた。
【００２６】本発明に係る鋼材は、さらに必要により下
記の成分元素を含有することが可能である。すなわち、
Ｎｉの含有量は０．１〜２．０％とする。このＮｉは本
発明において必要に応じて添加する。０．１％以上添加
すると焼入性を向上させて焼入効果深さを深くするとゝ
もに、靭性，延性を改善する効果がある。多量に含有す
ると残留オーステナイトを増加させて、軸受部品の使用
中の経年変化を引き起こし、音響特性を劣化させるの
で、上限を２．０％とする。
記の成分元素を含有することが可能である。すなわち、
Ｎｉの含有量は０．１〜２．０％とする。このＮｉは本
発明において必要に応じて添加する。０．１％以上添加
すると焼入性を向上させて焼入効果深さを深くするとゝ
もに、靭性，延性を改善する効果がある。多量に含有す
ると残留オーステナイトを増加させて、軸受部品の使用
中の経年変化を引き起こし、音響特性を劣化させるの
で、上限を２．０％とする。
【００２７】Ｃｕの含有量は０．１〜１．０％とする。
Ｃｕは本発明において必要に応じて添加する。０．１％
以上添加すると焼入性，耐食性を向上させる。多量に含
有すると赤熱脆性を助長して熱間加工性を劣化するので
上限を１．０％とする。またＭｏの含有量は０．１〜
２．０％とする。このＭｏは本発明において必要に応じ
て添加する。０．１％以上添加すると焼入性を向上させ
るとともに耐食性，耐摩耗性を向上させる。２．０％以
上添加するとＭ6 Ｃ炭化物を多量に生成し、添加効果が
飽和するとともに、静粛性，音響特性を劣化させるため
に上限を２．０％とする。
Ｃｕは本発明において必要に応じて添加する。０．１％
以上添加すると焼入性，耐食性を向上させる。多量に含
有すると赤熱脆性を助長して熱間加工性を劣化するので
上限を１．０％とする。またＭｏの含有量は０．１〜
２．０％とする。このＭｏは本発明において必要に応じ
て添加する。０．１％以上添加すると焼入性を向上させ
るとともに耐食性，耐摩耗性を向上させる。２．０％以
上添加するとＭ6 Ｃ炭化物を多量に生成し、添加効果が
飽和するとともに、静粛性，音響特性を劣化させるため
に上限を２．０％とする。
【００２８】Ｗの含有量は０．１〜１．０％とする。こ
のＷは本発明において必要に応じて添加する。その効果
はＭｏと同様である。１．０％で効果が飽和するので、
上限を１．０％とする。そして、Ｖの含有量は０．０５
〜１．０％とする。Ｖは本発明において必要に応じて添
加する。０．０５％以上添加すると微細なＶＣ炭化物を
生成し、結晶粒径を微細化すると共に耐摩耗性と耐熱性
を向上させる。しかし１．０％以上添加するとＶＣ炭化
物が粗大化し、静粛性，音響特性を劣化させるので上限
を１．０％とする。
のＷは本発明において必要に応じて添加する。その効果
はＭｏと同様である。１．０％で効果が飽和するので、
上限を１．０％とする。そして、Ｖの含有量は０．０５
〜１．０％とする。Ｖは本発明において必要に応じて添
加する。０．０５％以上添加すると微細なＶＣ炭化物を
生成し、結晶粒径を微細化すると共に耐摩耗性と耐熱性
を向上させる。しかし１．０％以上添加するとＶＣ炭化
物が粗大化し、静粛性，音響特性を劣化させるので上限
を１．０％とする。
【００２９】またＮｂの含有量は０．０１〜１．０％と
する。Ｎｂは本発明において必要に応じて添加する。
０．０１％以上の添加で微細なＮｂＣ炭化物を生成して
結晶粒径を微細化する。１．０％以上添加するとＮｂＣ
炭化物が粗大化して静粛性，音響特性を劣化させるので
上限を１．０％とする。
する。Ｎｂは本発明において必要に応じて添加する。
０．０１％以上の添加で微細なＮｂＣ炭化物を生成して
結晶粒径を微細化する。１．０％以上添加するとＮｂＣ
炭化物が粗大化して静粛性，音響特性を劣化させるので
上限を１．０％とする。
【００３０】
【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例により具体
的に説明するために、表１に本発明鋼材および比較鋼材
の化学組成を示す。供試した鋼材は、溶鋼を精錬，脱ガ
ス処理した後に造塊し、熱間圧延でφ２５ｍｍの棒材と
φ５．５ｍｍの線材としたものである。この表１中Ｎ
０．１〜Ｎ０．１９は本発明鋼材であり、Ｎ０．２０〜
Ｎ０．２４は従来鋼材である。
的に説明するために、表１に本発明鋼材および比較鋼材
の化学組成を示す。供試した鋼材は、溶鋼を精錬，脱ガ
ス処理した後に造塊し、熱間圧延でφ２５ｍｍの棒材と
φ５．５ｍｍの線材としたものである。この表１中Ｎ
０．１〜Ｎ０．１９は本発明鋼材であり、Ｎ０．２０〜
Ｎ０．２４は従来鋼材である。
【００３１】
【表１】
【００３２】表２に、本発明鋼材および比較鋼材につい
ての材料中の酸不溶性介在物の測定結果と、熱処理条
件、熱処理後の諸特性を示す。酸不溶性介在物の測定
は、線材の表面スケールを除去後、９０〜９５℃に加熱
された６０％（質量％を意味する：以下同じ）の硝酸、
９６％の硫酸、純水の体積比が２５：１：５５の混合酸
水溶液で前記供試鋼材を溶解した。
ての材料中の酸不溶性介在物の測定結果と、熱処理条
件、熱処理後の諸特性を示す。酸不溶性介在物の測定
は、線材の表面スケールを除去後、９０〜９５℃に加熱
された６０％（質量％を意味する：以下同じ）の硝酸、
９６％の硫酸、純水の体積比が２５：１：５５の混合酸
水溶液で前記供試鋼材を溶解した。
【００３３】
【表２】
【００３４】鋼材を溶解した後、篩い目５μｍのフィル
タで吸引濾過し、次に篩い目１μｍのフィルタを用い
て、純水，希塩酸，エタノールで洗浄した。洗浄後、酸
不溶性介在物を採取したフィルタを乾燥し、ＥＰＭＡで
フィルタ上の非金属介在物の分析を行い、Ａｌ2 Ｏ3 濃
度，長径と個数を測定した。その測定値をグラフにあら
わしたものが図２である。
タで吸引濾過し、次に篩い目１μｍのフィルタを用い
て、純水，希塩酸，エタノールで洗浄した。洗浄後、酸
不溶性介在物を採取したフィルタを乾燥し、ＥＰＭＡで
フィルタ上の非金属介在物の分析を行い、Ａｌ2 Ｏ3 濃
度，長径と個数を測定した。その測定値をグラフにあら
わしたものが図２である。
【００３５】また、共晶炭化物は、光学顕微鏡にて鋼材
のＬ断面（長手方向縦断面）を３３０ｍｍ2 観察し、長
径１５μｍ以上のものが存在するかどうかを確認した。
そしてまた、耐食性に関しては、純水噴霧試験を２００
Ｈｒと５％ＮａＣｌの塩水噴霧試験を３Ｈｒ実施して、
目視による１〜５点の５段階評価を行った。その測定値
をグラフにあらわしたものが図１である。なお、点数は
５点が最も良い。
のＬ断面（長手方向縦断面）を３３０ｍｍ2 観察し、長
径１５μｍ以上のものが存在するかどうかを確認した。
そしてまた、耐食性に関しては、純水噴霧試験を２００
Ｈｒと５％ＮａＣｌの塩水噴霧試験を３Ｈｒ実施して、
目視による１〜５点の５段階評価を行った。その測定値
をグラフにあらわしたものが図１である。なお、点数は
５点が最も良い。
【００３６】さらに静粛性，音響特性に関しては、供試
材で玉軸受の内輪と外輪を作製し、ＳＵＪ２製のボール
を組み込んでＡＦＢＭＡ(The Anti-Friction Bearing M
anufacturers Association, Inc.) の規格に準拠して行
ったアンデロン値を中周波数帯域（３００〜１８００Ｈ
ｚ）、高周波数帯域（１８００〜１００００Ｈｚ）につ
いて夫々測定した。なお、表２に示す数値は、試料Ｎ
０．２０（従来鋼）を基準（１００）とした指数で表示
した。
材で玉軸受の内輪と外輪を作製し、ＳＵＪ２製のボール
を組み込んでＡＦＢＭＡ(The Anti-Friction Bearing M
anufacturers Association, Inc.) の規格に準拠して行
ったアンデロン値を中周波数帯域（３００〜１８００Ｈ
ｚ）、高周波数帯域（１８００〜１００００Ｈｚ）につ
いて夫々測定した。なお、表２に示す数値は、試料Ｎ
０．２０（従来鋼）を基準（１００）とした指数で表示
した。
【００３７】本発明鋼材の数値は、中周波数帯域及び高
周波数帯域とも従来鋼材の数値より小さく、静粛性に優
れていることが判る。なお、図３は本発明鋼材の表２に
示す非金属介在物の個数と静粛性の指数を表した図であ
る。
周波数帯域とも従来鋼材の数値より小さく、静粛性に優
れていることが判る。なお、図３は本発明鋼材の表２に
示す非金属介在物の個数と静粛性の指数を表した図であ
る。
【００３８】
【発明の効果】本発明に係る軸受用鋼は、上記のよう
に、鋼材の製造工程において制御の難しいＡｌ2 Ｏ3 含
有率５０％以上の硬質の酸化物系介在物の大きさと数，
存在数を的確に把握してコントロールした構成のもので
あるから、静粛性，音響特性を安定して良好なレベルに
することができ、精密機器によって重要な問題となって
いる静粛性，音響特性に優れた小型の転がり軸受を提供
することができる、といった効果がある。
に、鋼材の製造工程において制御の難しいＡｌ2 Ｏ3 含
有率５０％以上の硬質の酸化物系介在物の大きさと数，
存在数を的確に把握してコントロールした構成のもので
あるから、静粛性，音響特性を安定して良好なレベルに
することができ、精密機器によって重要な問題となって
いる静粛性，音響特性に優れた小型の転がり軸受を提供
することができる、といった効果がある。
【図１】Ｃｒ含有量と耐食性の関係を示す図である。
【図２】Ｏ量とＡｌ2 Ｏ3 含有率５０％以上の酸不溶性
介在物個数の関係を示す図である。
介在物個数の関係を示す図である。
【図３】Ａｌ2 Ｏ3 含有率５０％以上の酸不溶性介在物
個数と静粛性指数の関係を示す図である。
個数と静粛性指数の関係を示す図である。
【表１】
【表２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金築 宏治 兵庫県加古川市金沢町１ 株式会社神戸製 鋼所加古川製鉄所内
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ：１０．０〜１４．０％、Ａｌ：０．０４％以下、残
部がＦｅおよび不可避不純物からなり、該不可避不純物
中Ｔｉ：０．００１５％以下、Ｏ：０．００１２％以下
にそれぞれ抑制した鋼材であって、９０〜９５℃に加熱
された６０％（質量％を意味する：以下同じ）の硝酸、
９６％の硫酸、純水の体積比が２５：１：５５の混合酸
水溶液に前記鋼材を溶解させた場合に、長径１５μｍ以
上の大きさでＡｌ2 Ｏ3 含有率が５０％以上である酸不
溶性介在物の個数が前記鋼材１０ｇ当たり１０個未満で
あることを特徴とする音響特性，静粛性に優れた軸受用
鋼。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ：２．０〜１０．０％、Ａｌ：０．０４％以下、残部
がＦｅおよび不可避不純物からなり、該不可避不純物中
Ｔｉ：０．００１５％以下、Ｏ：０．００１２％以下に
それぞれ抑制した鋼材であって、９０〜９５℃に加熱さ
れた６０％（質量％を意味する：以下同じ）の硝酸、９
６％の硫酸、純水の体積比が２５：１：５５の混合酸水
溶液に前記鋼材を溶解させた場合に、長径１５μｍ以上
の大きさでＡｌ2 Ｏ3 含有率が５０％以上である酸不溶
性介在物の個数が前記鋼材１０ｇ当たり１０個未満であ
ることを特徴とする音響特性，静粛性に優れた軸受用
鋼。 - 【請求項３】 重量％で、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ：０．８〜２．０％、Ａｌ：０．０４％以下、残部が
Ｆｅおよび不可避不純物からなり、該不可避不純物中Ｔ
ｉ：０．００１５％以下、Ｏ：０．００１２％以下にそ
れぞれ抑制した鋼材であって、９０〜９５℃に加熱され
た６０％（質量％を意味する：以下同じ）の硝酸、９６
％の硫酸、純水の体積比が２５：１：５５の混合酸水溶
液に前記鋼材を溶解させた場合に、長径１５μｍ以上の
大きさでＡｌ2 Ｏ3 含有率が５０％以上である酸不溶性
介在物の個数が前記鋼材１０ｇ当たり１０個未満である
ことを特徴とする音響特性，静粛性に優れた軸受用鋼。 - 【請求項４】 重量％で、Ｎｉ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｕ：０．１〜１．０％、Ｍｏ：０．１〜２．０％、Ｗ：
０．１〜１．０％、Ｖ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：
０．０１〜１．０％のうち一種又は２種以上を含有する
鋼材であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の
音響特性，静粛性に優れた軸受用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10003198A JPH11279710A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 音響特性．静粛性に優れた軸受用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10003198A JPH11279710A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 音響特性．静粛性に優れた軸受用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11279710A true JPH11279710A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=14263173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10003198A Pending JPH11279710A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 音響特性．静粛性に優れた軸受用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11279710A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1158064A1 (en) * | 1999-10-21 | 2001-11-28 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Steel for large bearing and parts for large bearing |
| JP2003075328A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Koyo Seiko Co Ltd | 軸受用鋼の寿命推定方法 |
| JP2012220015A (ja) * | 2011-04-14 | 2012-11-12 | Nsk Ltd | 転がり案内装置 |
| JP2014517151A (ja) * | 2011-05-17 | 2014-07-17 | アクティエボラゲット・エスコーエッフ | 改善された軸受鋼 |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP10003198A patent/JPH11279710A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1158064A1 (en) * | 1999-10-21 | 2001-11-28 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Steel for large bearing and parts for large bearing |
| EP1158064A4 (en) * | 1999-10-21 | 2004-09-22 | Koyo Seiko Co | STEEL AND PARTS FOR LARGE STOCK |
| JP2003075328A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Koyo Seiko Co Ltd | 軸受用鋼の寿命推定方法 |
| JP2012220015A (ja) * | 2011-04-14 | 2012-11-12 | Nsk Ltd | 転がり案内装置 |
| JP2014517151A (ja) * | 2011-05-17 | 2014-07-17 | アクティエボラゲット・エスコーエッフ | 改善された軸受鋼 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040316 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |