JPS60243249A

JPS60243249A - 焼戻し軟化抵抗の高い軸受用鋼

Info

Publication number: JPS60243249A
Application number: JP9785784A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kumagai; 敦熊谷
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-05-16
Filing date: 1984-05-16
Publication date: 1985-12-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、高い熱処理硬さおよび焼戻し軟化抵抗を有し
、耐食性２よび耐錆性に優れた軸受用鋼に関するもので
ある。

軸受は、ころがりながら負荷を受ける機械要素であり、
温度、環境、荷重２回転数など、使用条件の因子は多岐
にわたっている。特に最近は、精密機器の発達により、
・機器の性能を左右する軸受けに対しては、小型化、高
速化、高荷重化等の要求特性の向上が一段と望まれてい
る。

軸受に対する一般的要氷特性は、十分な硬さと強さを有
し、ころがり疲れに対する耐久性に優れていること、す
べり摩耗に対する抵抗力があることなどがあげられる。

また精密機器においては、特に振動や音響が小さく、寸
法１回転ｎ度がよいことが要求される。さらに用途の多
様化に伴い、耐食性、耐熱゛性、耐＠撃性等が重視され
る傾向にある。

従来軸受用鋼としては、最も一般的な、高炭素クロム鋼
である５ＵＪ２やステンレス鋼５ＵＳ４４０Ｃ等が用い
られている。どれらの軸受鋼は、ころがり疲れに対する
耐久性に最も有効な高い硬さが得られ、かつ耐摩耗性が
高いという点で用いられてきた。しかし、上に述べた使
用条件の苛酷化、多様化に対しでその要求特性を十分満
足していないのが現状であり、これらの要求を満す軸受
用鋼が望まれている。

５ＵＪ２などの高炭素クロム鋼は十分な硬さを得ること
ができ、しかも安価である。しかし為炭素であり、Ｃｒ
が重量％で１．３〜１．６と低いため成分的に耐食性、
耐錆性を望むことは困難である。ｉＴｉｔ食性、耐錆性
を要求される医療機器、化学工業部品、計器等には、５
ＵＳ４４０Ｃなどのマルテンサイト系ステンレス鋼が用
いられているっこれらのステンレス鋼は耐食性が良好で
あり、耐摩耗性が優れているが、高Ｃ高Ｃｒ系であるた
め、凝固時の共晶巨大炭化物が残留し、これが寸法９回
転精度の劣化および音響特性の低下の原因となり、また
軸受の小型化、精密化に必要な加工性に対しそも阻害要
因となる。これに対し、特開昭５３−１０３９１７に記
載のマルテンサイト・系ステンレス鋼は、耐食性に優れ
、才た共晶巨大炭化物がないことから、５ＵＪ２やＳ　
Ｕ　８４４０　Ｃの弱点を補うものである。

軸受用瘉は一般に靭性を付与するため、焼入後１５０℃
〜２００℃の低温焼゛戻しが行なわれる。しかし、使用
条件が高荷重、高速回転になると摩擦により、軸受表面
の温度が上昇し、焼戻し温度以上の温度に達する場合に
は、ミクロ細織の変化および硬さの低下が生じ、軸受の
寿命および性能の劣化の原因となる。したがって、これ
に対処するためには、少なくとも２００℃〜３００℃の
焼戻しを行なわなければならない。この際、問題となる
のが硬さの低下である。ころがり疲れに最も有効なのは
硬さであり、この低下は極力少なくしなければならない
。このためには、低部焼戻し軟化抵抗を大きくする必要
がある。

前記特開昭５３−１０３９１７においては、低温焼戻し
軟化抵抗については考慮されておらず、この効果を期待
することは困難である。

本発明は、これらの問題点を解決した低温焼戻し軟化抵
抗が大で、かつ耐食性、耐錆性に優れた軸受用鋼を提供
することを目的としたものであり、重量％でＣ０，５〜
０．７％、ＳＬ　１〜２　％　、Ｍｎ　１％以下、Ｃｒ
９〜１５チ、残部Ｆｅおよび不可避の不純物よりなる焼
戻し軟化抵抗の高い軸受用鋼および重ｉ％で００．５〜
０．７％、ＳＬ１〜２チ、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ９〜１５
％、Ｍ０１〜２チ、残部Ｆｅおよび不可避の不純物より
なる焼戻し軟化抵抗の高い軸受用鋼である。

耐食性、耐錆性を向上させるためには、一般にＣｌを低
めＣｒｆｋを増加することが必要である。しかし、軸受
用鋼に対しては、硬さおよび耐摩耗性の点からＣｌをあ
才り低くすることはできない。

またＣｒは耐食性、耐錆性について必須の元素であるが
、５ＵＳ４４０Ｃのよう・な重量％で１６〜１８％の量
では、巨大炭化物の発生が避は離＜、その量は限定され
てくる。さらに使用中の摩擦による軸受表面の昇温に対
処するため、低温焼戻し軟化抵抗を高め十分な硬さを確
保できなければならない。

本発明は、これらの点を勘案してなされたものであり、
高い熱処理硬さ、高い焼戻し軟化抵抗を有し、さらに巨
大炭化物がないため、寸法２回転精度、音響特性に優れ
、耐食性、耐錆性に優れた性能を発揮する軸受用鋼であ
る。

本発明の成分範囲の限定理由についで述べる。

Ｃは本発明軸受用銅の残置および耐摩耗性を付与するた
め欠くことのできない元素であり０．５％より少ないと
焼入れ焼戻し後における硬さが出難く、０．７チより多
くなるとＣｒｆｉｌとのバランスから巨大炭化物が発生
し、才た耐食性、耐錆性を低下させるため含有量Ｖ０．
５〜０．７％とした。

Ｃｒは基地に固溶して、耐食性を増大させるとともに、
残部は炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる元素であ
る。そのためには少なくとも９チ以上必要であり、また
１５％より多くなるとＣｌとのバランスから巨大炭化物
を発生させるため、含有量を９〜１５％とした。

ＳＬは通常脱酸剤として必要な元素であるが、本発明に
おいては添加元素として重要な役割を担っており、耐摩
耗性を向上させるとともに、２００〜３００℃の低温焼
戻し軟化抵抗を増大させる元素である。この効果を十分
に得るには、１チ以上必要であり、２ｑ６を越えると被
剛性が悪くなり、靭性も低下するため、含有量を１〜２
％とした。

鳩は脱酸剤として有効であり、また焼入性を向上させる
が、高すぎると残留オーステナイトを生成して焼入れ焼
戻し硬さを低下させるので１チ以下とした。

ＭＯは基地に固溶して耐食性を増大させ°るとともに靭
性を向上させ、また残部は炭化物を形成し、耐摩耗性に
寄与する元素である。このためには少なくとも１チ以上
必要であり、耐食性に最も有効なのは３チまでであるた
め、上限を３％とした。

次に本発明鋼の試験結果について述べる。

表に試験に使用した本発明鋼および比較鋼の成分（重量
％）を示す。

表試供材Ｎ１１５および６は、特開昭５３−１０３９１７
の成分範囲内のものである。図１に試供材Ｎｎ１〜６を
１０５０℃から１焼入し各温度で焼戻しを行なったとき
の硬さの変化を示す。（図１において、符号１〜６は、
それぞれ表の試供材隘に対応する。）図１から本発明鋼
１〜４は、比較鋼５，６に対し、１５０℃以上の焼戻し
温度での硬さの低下が少なく、特に２００℃〜３００℃
の焼戻しにおいても十分な硬さを有することが明らかで
、高温環境での使用または高荷重、高速回転時の軸受表
面の温度上昇に対してもその性能を劣化させることなく
十分対応できるものであることがわかる。

図２は、本発明鋼および比較鋼を所定温度で焼入れし、
いずれも２００℃で焼戻しし、所定の酸液に浸漬し、単
位時間、単位面積当りの腐食減食を、。

測定した結果である。本発明鋼は、５ＵＪ２，８Ｕ　Ｓ
　４４０　Ｃに比較して半分以下の腐食減量であり、優
れた耐食性を有している。

以上述べたごとく、本発明鋼は軸受の使用条件の苛酷化
、多様化に対応して開発されたものであり、大きな低温
焼戻し軟化抵抗と、優れた耐食性耐錆性を有しており、
重要な横要素である軸受の高性能化、高信頼性化に寄与
するところ大である。

【図面の簡単な説明】

図１および図２は、本発明鋼と比較鋼のそれぞ。れ焼戻し温度に対する硬さおよび腐食減量の演１１定結
果を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量％でＣＯ，５〜０．７％、ＳＬ１〜２％、Ｍｎ
１％以下、Ｃｒ９〜１５チ、残部Ｆｅ及び不可避の不純
物よりなる焼戻し軟化抵抗の高い軸受用鋼。２、重量係でＣ０，５〜０．７　％、ＳＬ１〜２％、Ｍ
ｎ　ｌ　％以下、Ｃｒ９〜１５％、Ｍｏ　１〜３％、残
部Ｆｅ及び不可避の不純物よりなる焼戻し軟化抵抗の高
い軸受用鋼。