KR101622823B1 - Bearing and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통해 탄화물 분율을 증가시켜 고경도화를 도모하여 장 수명을 요구하는 부품에 적용하기에 적합한 베어링 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 베어링은 중량%로, C : 1.1 ~ 1.3%, Si : 1.2 ~ 1.6%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.03% 이하, S : 0.01% 이하, Cu : 0.01 ~ 0.1%, Ni : 0.01 ~ 0.1%, Cr : 1.40 ~ 1.55%, Mo : 0.01 ~ 0.04%, Al : 0.01 ~ 0.06%, N : 0.01% 이하, O : 0.001% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성되며, 주 석출상이 M3C 및 M7C3로 이루어진 탄화물을 포함하되, 상기 탄화물 중 상기 M3C 및 M7C3의 분율이 단면면적율로 16% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(여기서, 상기 M은 각각 Fe, Mn 및 Cr 중 1종 이상을 포함함.)
The present invention discloses a bearing suitable for application to components requiring long service life by increasing the carbide fraction through control of alloy components and controlling process conditions to achieve hardening and a manufacturing method thereof.
The bearing according to the present invention is characterized by comprising, by weight, 1.1 to 1.3% of C, 1.2 to 1.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, 0.03% or less of P, 0.01% or less of S, 0.01 to 0.1% (Fe) and inevitable impurities, and the composition of Ni is 0.01 to 0.1%, Cr is 1.40 to 1.55%, Mo is 0.01 to 0.04%, Al is 0.01 to 0.06%, N is 0.01% or less and O is 0.001% and, the main precipitate phase comprising a carbide consisting of M 3 C and M 7 C 3, characterized in that the fraction of the carbide of the M 3 C and M 7 C 3 having at least 16% in cross-sectional area ratio.
(Wherein M includes at least one of Fe, Mn and Cr, respectively).
Description
본 발명은 베어링 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여 탄화물 분율을 증가시킴으로써 고경도를 확보하여 장 수명 효과를 도모할 수 있는 베어링 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
베어링이라 함은 회전하고 있는 기계의 축을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 역할을 하는 기계요소를 의미한다. 회전하는 기계에서는 단위시간당 수많은 회전이 발생하게 되고, 그에 따라 회전하는 축을 지지하는 베어링에는 반복하중이 회전수에 비례하여 전달되게 된다.Bearing means a mechanical element that fixes the axis of a rotating machine at a fixed position and rotates the shaft while supporting the weight of the shaft and the load applied to the shaft. In a rotating machine, many rotations occur per unit time, and the repeated load is transmitted to the bearing supporting the rotating shaft in proportion to the number of rotations.
이와 같이, 베어링에 반복하중이 전달되기 때문에 베어링은 반복하중에 따른 피로파괴에 대한 저항성이 높아야 하며, 내마모성이 우수할 필요가 있다. 따라서, 베어링을 제조하기 위해서는 그 소재가 되는 강의 조성을 적절히 제어하고, 이를 제강, 연주, 압연으로 이어지는 과정을 통하여 고강도의 선재를 제조한 후, 제조된 선재를 베어링으로 가공하는 과정이 필요하다.In this way, since the repeated load is transmitted to the bearing, the bearing must have high resistance to fatigue failure due to cyclic loading and excellent wear resistance. Therefore, in order to manufacture bearings, it is necessary to control the composition of the steel, which is the material of the bearing, and to process the wire rod into a bearing after manufacturing the high strength wire rod through processes such as steelmaking, performance and rolling.
이러한 베어링의 수명에 영향을 주는 인자로는 비금속 개재물, 탄화물, 표면 처리 등이 있다. 이들 중, 제강 정련 공정의 발전으로 비금속 개재물에 의한 베어링의 수명 증가는 어느 정도 수준까지 확보된 상태이다.Factors affecting the life of these bearings include non-metallic inclusions, carbides, and surface treatments. Of these, the development of the steelmaking process has resulted in an increase in the life of bearings due to non-metallic inclusions to some extent.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0832960호(2008.05.27. 공고)에 개시된 고탄소 크롬 베어링강의 제조방법이 있다.
As a background technique related to the present invention, there is a method for manufacturing a high carbon chromium bearing steel disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0832960 (published on May 27, 2008).
본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통해 탄화물 분율을 증가시켜 고경도화를 도모하여 장 수명을 요구하는 부품에 적용하기에 적합한 베어링을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a bearing suitable for application to parts requiring long service life by controlling the alloy component and controlling the process conditions to increase the carbide fraction to achieve hardening.
본 발명의 다른 목적은 비교적 저가의 합금 원소인 C, Si, Mn의 함량비를 상대적으로 많이 첨가함으로서 제조비용 상승을 최소화하면서도 고경도화를 확보하여 장수명화를 도모할 수 있는 베어링을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a bearing capable of minimizing an increase in manufacturing cost and securing hardness and longevity by adding a relatively large amount of relatively low-cost alloy elements C, Si, and Mn.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 베어링 제조 방법은 중량%로, C : 1.1 ~ 1.3%, Si : 1.2 ~ 1.6%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.03% 이하, S : 0.01% 이하, Cu : 0.01 ~ 0.1%, Ni : 0.01 ~ 0.1%, Cr : 1.40 ~ 1.55%, Mo : 0.01 ~ 0.04%, Al : 0.01 ~ 0.06%, N : 0.01% 이하, O : 0.001% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 선재를 1차 구상화 열처리하는 단계; 상기 1차 구상화 열처리된 선재를 신선한 후, 2차 구상화 열처리하는 단계; 상기 2차 구상화 열처리된 선재를 단조하는 단계; 및 상기 단조된 선재를 QT(Quenching & Tempering) 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a bearing according to the present invention, comprising: 1.1 to 1.3% of C, 1.2 to 1.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, 0.01 to less than 0.01%, Cu: 0.01 to 0.1%, Ni: 0.01 to 0.1%, Cr: 1.40 to 1.55%, Mo: 0.01 to 0.04%, Al: 0.01 to 0.06% And performing a primary spheroidizing heat treatment on the wire consisting of the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities; Performing a secondary spheroidizing heat treatment on the primary spheroidizing heat-treated wire after freshly sintering; Forging the secondary spheroidizing heat treated wire rod; And subjecting the forged wire to quenching and tempering (QT).
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 베어링은 중량%로, C : 1.1 ~ 1.3%, Si : 1.2 ~ 1.6%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.03% 이하, S : 0.01% 이하, Cu : 0.01 ~ 0.1%, Ni : 0.01 ~ 0.1%, Cr : 1.40 ~ 1.55%, Mo : 0.01 ~ 0.04%, Al : 0.01 ~ 0.06%, N : 0.01% 이하, O : 0.001% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성되며, 주 석출상이 M3C 및 M7C3로 이루어진 탄화물을 포함하되, 상기 탄화물 중 상기 M3C 및 M7C3의 분율이 단면면적율로 16% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a bearing according to an embodiment of the present invention, wherein the bearing comprises, by weight, 1.1 to 1.3% of C, 1.2 to 1.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, 0.03% 0.01 to 0.1% of Cu, 0.01 to 0.1% of Ni, 1.40 to 1.55% of Cr, 0.01 to 0.04% of Mo, 0.01 to 0.06% of Al, 0.01% (Fe) and inevitable impurities, and the main precipitation phase comprises a carbide consisting of M 3 C and M 7 C 3 , wherein the fraction of M 3 C and M 7 C 3 in the carbide is 16% Or more.
(여기서, 상기 M은 각각 Fe, Mn 및 Cr 중 1종 이상을 포함함.)(Wherein M includes at least one of Fe, Mn and Cr, respectively).
본 발명에 따른 베어링 및 그 제조 방법은 비교적 고가의 합금 원소인 Ni, Mo의 함량비는 증가시키는 것 없이, 비교적 저가의 합금 원소인 C, Si, Mn의 함량비를 상대적으로 많이 첨가함으로써 제조비용의 상승을 최소화하면서도 고경도를 확보하여 장수명화를 도모할 수 있다.The bearing according to the present invention and the method of manufacturing the same can increase the production cost by relatively increasing the content ratio of C, Si and Mn, which are comparatively inexpensive alloying elements, without increasing the content ratio of Ni and Mo, which are relatively expensive alloying elements. It is possible to secure the hardness and to increase the longevity.
또한, 본 발명에 따른 베어링 및 그 제조 방법은 주 석출상이 M3C 및 M7C3로 이루어진 탄화물을 포함하되, 탄화물 중 M3C 및 M7C3의 분율이 단면면적율로 16% 이상, 보다 바람직하게는 M3C의 분율이 단면면적율로 14 ~ 16%이고, M7C3의 분율이 단면면적율로 2.0 ~ 2.5%를 가짐으로써, 브리넬 경도(Brinell Hardness) 350 ~ 360HB의 확보로 고경도를 도모하여 장수명을 요구하는 부품에 적용하기 적합하다.Further, the bearing according to the present invention and its manufacturing method are the main precipitate phase M 3 C and M 7 C, but 3 comprises a carbide consisting of carbides of M 3 C and M at least 16% to the fraction of 7 C 3 cross-sectional area ratio, More preferably, the fraction of M 3 C is 14 to 16% at the cross-sectional area ratio, and the fraction of M 7 C 3 is 2.0 to 2.5% at the cross-sectional area ratio, thereby securing the Brinell hardness of 350 to 360 HB It is suitable to be applied to parts demanding a long service life.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 베어링 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따른 시편들의 QT 열처리 온도별 M3C 상의 분율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따른 시편들의 템퍼링 온도별 M7C3 상의 분율 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a process flow diagram illustrating a bearing manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing changes in the M 3 C phase fraction of the specimens according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 by QT heat treatment temperature. FIG.
3 is a graph showing the change in the M 7 C 3 phase fraction of the test pieces according to the tempering temperatures according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베어링 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a bearing according to a preferred embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
베어링bearing
본 발명의 실시예에 따른 베어링은 중량%로, C : 1.1 ~ 1.3%, Si : 1.2 ~ 1.6%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.03% 이하, S : 0.01% 이하, Cu : 0.01 ~ 0.1%, Ni : 0.01 ~ 0.1%, Cr : 1.40 ~ 1.55%, Mo : 0.01 ~ 0.04%, Al : 0.01 ~ 0.06%, N : 0.01% 이하, O : 0.001% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성된다. The bearing according to the embodiment of the present invention is characterized by containing, by weight%, 1.1 to 1.3% of C, 1.2 to 1.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, (Fe) and unavoidable impurities (Fe) are contained in an amount of 0.01 to 0.1%, Ni is 0.01 to 0.1%, Cr is 1.40 to 1.55%, Mo is 0.01 to 0.04%, Al is 0.01 to 0.06% It is composed of impurities.
또한, 상기 베어링은 주 석출상이 M3C 및 M7C3로 이루어진 탄화물을 포함하되, 상기 탄화물 중 상기 M3C 및 M7C3의 분율이 단면면적율로 16% 이상을 갖는다.In addition, the bearing includes a carbide having a predominant precipitation phase of M 3 C and M 7 C 3 , wherein the fraction of M 3 C and M 7 C 3 in the carbide has a cross sectional area ratio of 16% or more.
(여기서, 상기 M은 각각 Fe, Mn 및 Cr 중 1종 이상을 포함함.)(Wherein M includes at least one of Fe, Mn and Cr, respectively).
보다 구체적으로, 상기 베어링은 M3C의 분율이 단면면적율로 14 ~ 16%이고, M7C3의 분율이 단면면적율로 2.0 ~ 2.5%를 갖는다.
More specifically, the bearing has a fraction of M 3 C of 14 to 16% at a cross-sectional area ratio, and a fraction of M 7 C 3 of 2.0 to 2.5% at a cross-sectional area ratio.
이하, 본 발명에 따른 베어링에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the role and contents of each component included in the bearing according to the present invention will be described.
탄소(C)Carbon (C)
탄소(C)는 베어링의 강도를 확보하는 매우 중요한 원소일 뿐만 아니라, 잔류 오스테나이트를 안정화시키는데 필수적인 원소이다.Carbon (C) is not only a very important element for securing the strength of the bearing but also an essential element for stabilizing the retained austenite.
상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 1.1 ~ 1.3 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 1.1 중량% 미만일 경우에는 베어링의 강도와 피로강도가 낮아 베어링 부품으로 적합하지 않다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 1.3 중량%를 초과할 경우에는 미용해된 거대 탄화물이 잔존하여 피로강도를 저하시킬 뿐만 아니라 담금질하기 전의 가공성을 저해하는 요인으로 작용한다.
The carbon (C) is preferably added in an amount of 1.1 to 1.3% by weight based on the total weight of the bearing according to the present invention. When the content of carbon (C) is less than 1.1% by weight, the strength and the fatigue strength of the bearing are low, which is not suitable as a bearing part. On the contrary, when the content of carbon (C) exceeds 1.3% by weight, undissolved large-size carbides remain, which not only lowers the fatigue strength but also hinders the workability before quenching.
실리콘(Si)Silicon (Si)
실리콘(Si)은 제강공정에서 강재 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘(Si)은 고용강화 효과도 갖는다.Silicon (Si) is added as a deoxidizer to remove oxygen in the steel in the steelmaking process. Silicon (Si) also has a solid solution strengthening effect.
상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 1.2 ~ 1.6 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 1.2 중량% 미만일 경우 상기 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 1.6 중량%를 초과할 경우에는 탄소와의 자리경쟁 반응에 따라 탈탄이 일어날 우려가 있고 탄소와 마찬가지로 담금질하기 전의 가공성이 저하될 우려가 크다.
The silicon (Si) is preferably added in an amount of 1.2 to 1.6% by weight based on the total weight of the bearing according to the present invention. If the content of silicon (Si) is less than 1.2% by weight, it may be difficult to exhibit the above effect properly. On the contrary, when the content of silicon (Si) exceeds 1.6% by weight, there is a fear that decarburization will occur due to a site competition reaction with carbon, and there is a possibility that the workability before quenching is lowered as with carbon.
망간(Mn)Manganese (Mn)
망간(Mn)은 강의 소입성을 개선하여 강도를 확보하는데 중요한 원소이다.Manganese (Mn) is an important element for improving the incombustibility of steel and ensuring strength.
망간(Mn)은 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 0.5 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 망간 첨가 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 담금질하기 전의 가공성이 떨어질 뿐만 아니라 중심편석 및 피로수명에 악영향을 미치는 MnS의 석출이 증가하는 문제가 있다.
The manganese (Mn) is preferably added in an amount of 0.5 to 1.0% by weight of the total weight of the bearing according to the present invention. If the content of manganese (Mn) is less than 0.5% by weight, it may be difficult to exhibit the effect of adding manganese properly. On the contrary, when the content of manganese (Mn) exceeds 1.0% by weight, not only the workability before quenching is deteriorated but also the precipitation of MnS which adversely affects the center segregation and the fatigue life is increased.
인(P)In (P)
인(P)은 결정립계에 편석되어 베어링의 인성을 저하시키는 원소이므로, 그 함량을 엄격히 제한하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 베어링 전체 중량의 0.03% 이하로 제한하였다.
Phosphorus (P) is an element that is segregated at grain boundaries and lowers the toughness of the bearing, and therefore, it is desirable to strictly limit the content thereof. Therefore, in the present invention, the content of phosphorus (P) is limited to 0.03% or less of the total weight of the bearing.
황(S)Sulfur (S)
황(S)은 강의 피삭성을 높이는 작용을 하지만, 인(P)과 마찬가지로 입계에 편석되어 인성을 저하시킬 뿐만 아니라 Mn과 결합하여 유화물을 형성함으로써 피로수명을 저하시키는 악영향을 미친다. 따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 베어링 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하였다.
Sulfur (S) acts to increase the machinability of steel, but it segregates in the grain boundaries like phosphorus (P) to deteriorate toughness and adversely affect fatigue life by bonding with Mn to form emulsions. Therefore, in the present invention, the content of sulfur (S) is limited to 0.01% by weight or less of the total weight of the bearing.
구리(Cu)Copper (Cu)
구리(Cu)는 니켈(Ni)과 함께 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.Copper (Cu) together with nickel (Ni) serves to improve the hardenability of the steel.
상기 구리(Cu)는 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 0.01 ~ 0.1 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리(Cu)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 구리(Cu)의 함량이 0.1 중량%를 초과할 경우에는 고용 한도를 초과하기 때문에 더 이상의 강도 증가에 기여하지 못하며, 적열취성을 유발하는 문제가 있다.
The copper (Cu) is preferably added in an amount of 0.01 to 0.1% by weight based on the total weight of the bearing according to the present invention. If the content of copper (Cu) is less than 0.01% by weight, it may be difficult to exhibit the above effect properly. On the contrary, when the content of copper (Cu) exceeds 0.1% by weight, it exceeds the solubility limit, it does not contribute to the increase in the strength further, and there is a problem of causing the redispersible brittleness.
니켈(Ni)Nickel (Ni)
니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킨다. 특히, 니켈(Ni)은 저온 충격인성 및 경화능을 향상시키는데 효과적인 원소이다.Nickel (Ni) fine grains and solidify in the austenite and ferrite to strengthen the matrix. In particular, nickel (Ni) is an effective element for improving the low temperature impact toughness and hardenability.
상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 0.01 ~ 0.1 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니켈(Ni)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 니켈 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 0.1 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 적열취성을 유발하는 문제가 있다.
The nickel (Ni) is preferably added in an amount of 0.01 to 0.1% by weight based on the total weight of the bearing according to the present invention. When the content of nickel (Ni) is less than 0.01% by weight, the nickel addition effect can not be exhibited properly. On the other hand, when the content of nickel (Ni) exceeds 0.1% by weight and is added in a large amount, there arises a problem of causing redispersible brittleness.
크롬(Cr)Chromium (Cr)
크롬(Cr)은 강의 소입성을 개성하여 경화능을 부여하고, 강의 조직을 미세화하는데 효과적인 원소이다.Chromium (Cr) is an element effective in imparting hardenability to the steel by differentiating the ingot property of the steel and refining the steel structure.
크롬(Cr)의 함량은 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 1.40 ~ 1.55 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 1.40 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 1.55 중량%를 초과할 경우에는 그 효과가 포화되므로 제조비용만을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있다.
The content of chromium (Cr) is preferably in the range of 1.40 to 1.55% by weight based on the total weight of the bearing according to the present invention. If the content of chromium (Cr) is less than 1.40 wt%, it may be difficult to exhibit the effect of the addition properly. On the other hand, when the content of chromium (Cr) exceeds 1.55% by weight, the effect is saturated, which can act as a factor for raising the manufacturing cost only.
몰리브덴(Mo)Molybdenum (Mo)
몰리브덴(Mo)은 경화능을 향상시키는데 효과가 있어 템퍼링 취화 저항성을 부여한다.Molybdenum (Mo) is effective in improving hardenability and imparts resistance to tempering brittleness.
몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 0.01 ~ 0.04 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.01 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.04 중량%를 초과할 경우에는 가공성을 저해시키고 생산성을 떨어뜨리는 요인이 된다.
The molybdenum (Mo) is preferably added in an amount of 0.01 to 0.04% by weight of the total weight of the bearing according to the present invention. When the content of molybdenum (Mo) is less than 0.01, the effect of the addition is difficult to exhibit properly. On the contrary, when the content of molybdenum (Mo) exceeds 0.04% by weight, the workability is deteriorated and the productivity is lowered.
알루미늄(Al)Aluminum (Al)
알루미늄(Al)은 강력한 탈산제로 작용하고, 강을 청정화하는 효과를 가지며, 강 중의 질소와 화합물을 형성하여 결정립을 미세화하는 원소이므로 함유되어 있는 것이 바람직하다.Aluminum (Al) is preferably contained because it acts as a powerful deoxidizing agent, has an effect of purifying the steel, and forms an alloy with nitrogen in the steel to refine the crystal grains.
상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 0.01 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 알루미늄 첨가 효과가 불충분할 수 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우에는 청정화 작용이 오히려 저하될 뿐만 아니라 피로수명도 저하되는 문제가 있다.
The aluminum (Al) is preferably added in an amount of 0.01 to 0.06% by weight based on the total weight of the bearing according to the present invention. When the content of aluminum (Al) is less than 0.01% by weight, the effect of adding aluminum may be insufficient. On the contrary, when the content of aluminum (Al) exceeds 0.06% by weight, the effect of the purification is lowered and the fatigue life is lowered.
질소(N)Nitrogen (N)
본 발명에서 질소(N)는 불가피한 불순물로서, AlN 등의 개재물을 형성시켜 내부 품질을 저하시키는 문제가 있다.In the present invention, nitrogen (N) is an unavoidable impurity, and there is a problem that inclusions such as AlN are formed to deteriorate the internal quality.
이때, 질소(N)의 함량이 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 0.01 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 고용질소에 의해 시효성이 저하될 수 있다. 따라서, 질소(N)는 본 발명에 따른 베어링 전체 중량의 0.01 중량% 이하의 함량비로 제한하였다.
At this time, when the content of nitrogen (N) is added in a large amount exceeding 0.01 wt% of the total weight of the bearing according to the present invention, the aging property may be lowered due to the nitrogen employed. Therefore, nitrogen (N) was limited to a content ratio of 0.01% by weight or less of the total weight of the bearing according to the present invention.
산소(O)Oxygen (O)
본 발명에서 산소(O)는 불가피한 불순물로서, 0.001 중량%를 초과하여 다량 함유될시, 강의 청정도를 열화시켜 접촉피로의 열화를 일으키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 산소(O)의 함량을 베어링 전체 중량의 0.001 중량% 이하로 제한하였다.
Oxygen (O) is an unavoidable impurity in the present invention, and when it is contained in an amount exceeding 0.001% by weight, deterioration of the purity of the steel is deteriorated and contact fatigue is deteriorated. Therefore, in the present invention, the content of oxygen (O) is limited to 0.001 wt% or less of the total weight of the bearing.
베어링 제조 방법Bearing Manufacturing Method
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 베어링 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.FIG. 1 is a process flow diagram illustrating a bearing manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 베어링 제조 방법은 1차 구상화 열처리 단계(S110), 신선 및 2차 구상화 열처리 단계(S120), 단조 단계(S130) 및 QT 열처리 단계(S140)를 포함한다.
1, a method of manufacturing a bearing according to an embodiment of the present invention includes a primary spheroidizing heat treatment step S110, a fresh and secondary spheroidizing heat treatment step S120, a forging step S130, and a QT heat treatment step S140 ).
1차 구상화 열처리Primary spheroidizing heat treatment
1차 구상화 열처리 단계(S110)에서는 중량%로, C : 1.1 ~ 1.3%, Si : 1.2 ~ 1.6%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.03% 이하, S : 0.01% 이하, Cu : 0.01 ~ 0.1%, Ni : 0.01 ~ 0.1%, Cr : 1.40 ~ 1.55%, Mo : 0.01 ~ 0.04%, Al : 0.01 ~ 0.06%, N : 0.01% 이하, O : 0.001% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 선재를 1차 구상화 열처리한다.In the primary spheroidizing heat treatment step (S110), Si: 1.2 to 1.6%, Mn: 0.5 to 1.0%, P: not more than 0.03%, S: not more than 0.01%, Cu: (Fe) and unavoidable impurities (Fe) are contained in an amount of 0.01 to 0.1%, Ni is 0.01 to 0.1%, Cr is 1.40 to 1.55%, Mo is 0.01 to 0.04%, Al is 0.01 to 0.06% The wire consisting of the impurities is subjected to the first spheroidizing heat treatment.
이때, 1차 구상화 열처리는 750 ~ 850℃에서 4 ~ 8시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 1차 구상화 열처리 온도가 750℃ 미만이거나, 1차 구상화 열처리 시간이 4시간 미만일 경우에는 탄화물이 구상화되는 시간이 너무 오래 걸리는 문제가 있다. 반대로, 1차 구상화 열처리 온도가 850℃를 초과하거나, 1차 구상화 열처리 시간이 8시간을 초과할 경우에는 완정 용해될 위험이 있다.
In this case, the primary spheroidizing heat treatment is preferably performed at 750 to 850 ° C for 4 to 8 hours. When the primary spheroidizing heat treatment temperature is less than 750 占 폚 or the primary spheroidizing heat treatment time is less than 4 hours, there is a problem that the time for spheroidizing the carbide takes too long. Conversely, if the primary spheroidizing heat treatment temperature exceeds 850 ° C or the primary spheroidizing heat treatment time exceeds 8 hours, there is a risk of complete dissolution.
신선 및 2차 구상화 열처리Fresh and secondary spheroidizing heat treatment
신선 및 2차 구상화 열처리 단계(S120)에서는 1차 구상화 열처리된 선재를 신선한 후, 2차 구상화 열처리한다.In the fresh and secondary spheroidizing heat treatment step (S120), the primary spheroidized heat-treated wire rod is fresh and then subjected to secondary spheroidizing heat treatment.
이때, 2차 구상화 열처리는, 1차 구상화 열처리와 동일하게, 750 ~ 850℃에서 4 ~ 8시간 동안 실시하는 것이 바람직하다
At this time, the secondary spheroidizing heat treatment is preferably performed at 750 to 850 ° C for 4 to 8 hours as in the case of the primary spheroidizing heat treatment
단조minor
단조 단계(S130)에서는 2차 구상화 열처리된 선재를 단조한다. 이러한 단조를 실시하는 것에 의해 원하는 형태의 베어링 부품으로 가공이 이루어질 수 있다.
In the forging step (S130), the secondary spheroidizing heat treated wire rod is forged. By performing such forging, machining can be performed with a bearing part of a desired shape.
QT 열처리QT heat treatment
QT 열처리 단계(S140)에서는 단조된 선재를 QT(Quenching & Tempering) 열처리한다. 이러한 QT 열처리 단계(S140)시, 베어링의 수명에 영향을 주는 탄화물, 구체적으로는 주 석출상이 M3C 및 M7C3로 이루어진 탄화물이 생성된다. 따라서, QT 열처리 공정 조건을 엄격히 제어해야 탄화물 중 M3C 및 M7C3의 분율이 단면면적율로 16% 이상을 가질 수 있다.In the QT heat treatment step (S140), the forged wire is subjected to QT (Quenching & Tempering) heat treatment. In the QT heat treatment step (S140), carbides that affect the life of the bearing, specifically, carbides composed of M 3 C and M 7 C 3 are formed. Therefore, the QT heat treatment process conditions must be strictly controlled so that the fraction of M 3 C and M 7 C 3 in the carbide can have a cross-sectional area ratio of 16% or more.
이때, QT 열처리는 단조된 선재를 840 ~ 860℃에서 30 ~ 120분 동안 열처리한 후, 급냉하는 단계와, 급냉된 선재를 160 ~ 190℃에서 30 ~ 120분 동안 템퍼링하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the QT heat treatment may include quenching the forged wire at a temperature of 840 to 860 ° C for 30 to 120 minutes, followed by quenching, and tempering the quenched wire at 160 to 190 ° C for 30 to 120 minutes .
이때, QT 열처리 온도가 840℃ 미만이거나, QT 열처리 온도가 30분 미만일 경우에는 급냉 조직이 균일하지 못해 재질 편차가 발생될 수 있다. 반대로, QT 열처리 온도가 860℃를 초과하거나, QT 열처리 온도가 180분을 초과할 경우에는 구상 탄화물이 전부 용해될 위험이 있다.At this time, if the QT heat treatment temperature is less than 840 占 폚 or the QT heat treatment temperature is less than 30 minutes, the quenching structure may not be uniform and material deviation may occur. Conversely, if the QT heat treatment temperature exceeds 860 占 폚 or the QT heat treatment temperature exceeds 180 minutes, there is a danger that the spherical carbide completely dissolves.
또한, 템퍼링 온도가 160℃ 미만이거나, 템퍼링 온도가 30분 미만일 경우에는 인성 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 템퍼링 온도가 190℃를 초과하거나, 템퍼링 온도가 120분을 초과할 경우에는 경도가 급격히 저하되어 장 수명을 도모하는데 어려움이 따를 수 있다.
If the tempering temperature is less than 160 占 폚 or the tempering temperature is less than 30 minutes, it may be difficult to secure toughness. On the other hand, when the tempering temperature exceeds 190 占 폚 or the tempering temperature exceeds 120 minutes, the hardness is drastically lowered so that it is difficult to achieve a long service life.
상기의 과정(S110 ~ S140)으로 제조되는 베어링은 비교적 고가의 합금 원소인 Ni, Mo의 함량비는 증가시키는 것 없이, 비교적 저가의 합금 원소인 C, Si, Mn의 함량비를 상대적으로 많이 첨가함으로써 제조비용의 상승을 최소화하면서도 고경도를 확보하여 장수명화를 도모할 수 있다.The bearings produced in the above steps S110 to S140 can be produced by relatively increasing the content ratio of the relatively low-cost alloying elements C, Si, and Mn without increasing the content ratio of the relatively expensive alloying elements Ni and Mo The increase in manufacturing cost can be minimized, and the hardness can be secured and the longevity can be improved.
특히, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 베어링은 주 석출상이 M3C 및 M7C3로 이루어진 탄화물을 포함하되, 탄화물 중 M3C 및 M7C3의 분율이 단면면적율로 16% 이상, 보다 바람직하게는 M3C의 분율이 단면면적율로 14 ~ 16%이고, M7C3의 분율이 단면면적율로 2.0 ~ 2.5%를 가짐으로써, 브리넬 경도(Brinell Hardness) 350 ~ 360HB의 확보로 고경도화를 도모하여 장수명을 요구하는 부품에 적용하기 적합하다.
Particularly, the bearing produced by the method according to the present invention comprises a carbide consisting of M 3 C and M 7 C 3 in a predominantly precipitated phase, wherein the fraction of M 3 C and M 7 C 3 in the carbide is 16% More preferably, the fraction of M 3 C is 14 to 16% at the cross-sectional area ratio, and the fraction of M 7 C 3 is 2.0 to 2.5% at the cross-sectional area ratio, thereby securing the Brinell hardness of 350 to 360 HB It is suitable to be applied to parts demanding long service life by drawing.
실시예Example
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.
1. 시편 제조1. Specimen Manufacturing
표 1에 기재된 조성 및 표 2에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따른 시편을 제조하였다.
The specimens according to Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 were prepared with the compositions shown in Table 1 and the process conditions shown in Table 2.
[표 1] (단위 : 중량%)[Table 1] (unit:% by weight)
[표 2][Table 2]
2. 물성 평가2. Property evaluation
표 3은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따른 시편들에 대한 물성 평가 결과를 나타낸 것이다. 또한, 도 2는 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따른 시편들의 QT 열처리 온도별 M3C 상의 분율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 3은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따른 시편들의 템퍼링 온도별 M7C3 상의 분율 변화를 나타낸 그래프이다.
Table 3 shows the results of evaluation of physical properties of the specimens according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. 2 is a graph showing changes in the fraction of M 3 C phase of the specimens according to the QT heat treatment temperature according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG. A graph showing a change in the fraction of M 7 C 3 phase by temperature.
[표 3] [Table 3]
표 1 내지 표 3과 도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따른 시편의 경우 주 석출상이 M3C 및 M7C3로 이루어진 탄화물을 포함하는 것을 알 수 있다.Referring to Tables 1 to 3 and FIGS. 1 and 2, it can be seen that the specimens according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 contain carbides composed of M 3 C and M 7 C 3 as the main precipitation phase .
이때, 실시예 1 ~ 2에 따른 시편들과 비교예 1에 따른 시편의 M3C 및 M7C3의 분율을 측정한 결과, 실시예 1 ~ 2에 따른 시편들의 M3C 및 M7C3의 분율이 비교예 1에 따른 시편의 M3C 및 M7C3의 분율에 비하여 모두 높게 측정된 것을 확인하였다.The M 3 C and M 7 C 3 fractions of the specimens according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were measured. As a result, the M 3 C and M 7 C of the specimens according to Examples 1 and 2 3 was higher than that of M 3 C and M 7 C 3 of the specimen according to Comparative Example 1.
또한, 실시예 1 ~ 2에 따른 시편의 브리넬 경도는 372HB 및 374HB로 각각 측정된데 반해, 비교예 1에 따른 시편의 브리넬 경도는 343HB에 불과하였다. 이는, 실시예 1 ~ 2에 따른 시편들이 비교예 1에 따른 시편에 비하여 M3C 및 M7C3의 분율이 증가한데 기인한 것으로 파악된다.
In addition, while the Brinell hardness of the specimens according to Examples 1 and 2 was measured to be 372 HB and 374 HB, respectively, the Brinell hardness of the specimen according to Comparative Example 1 was only 343 HB. It can be understood that the specimens according to Examples 1 and 2 are caused by the increase of the M 3 C and M 7 C 3 fractions compared with the specimen according to Comparative Example 1.
위의 실험 데이터를 토대로 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 2에 따른 시편들의 경우, 비교예 1에 따른 시편과 비교해 볼 때, 고가의 합금 원소인 Ni, Mo의 함량비를 동일한 함량으로 첨가되고, 비교적 저가의 합금 원소인 C, Si, Mn의 함량비를 높게 첨가하여 제조비용의 상승을 최소화하면서도 고경도를 확보하여 장수명화를 도모할 수 있다는 것을 확인하였다.
As can be seen from the above experimental data, in the case of the specimens according to Examples 1 and 2, in comparison with the specimen according to Comparative Example 1, the content ratio of Ni and Mo, which are expensive alloying elements, And the content ratio of C, Si, and Mn, which are comparatively inexpensive alloying elements, is increased, thereby confirming that the increase in manufacturing cost can be minimized while securing the hardness and longevity.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications are intended to fall within the scope of the present invention unless they depart from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
S110 : 1차 구상화 열처리 단계
S120 : 신선 및 2차 구상화 열처리 단계
S130 : 단조 단계
S140 : QT 열처리 단계S110: primary spheroidizing heat treatment step
S120: Fresh and secondary spheroidizing heat treatment steps
S130: Forging step
S140: QT heat treatment step
Claims (6)
상기 1차 구상화 열처리된 선재를 신선한 후, 2차 구상화 열처리하는 단계;
상기 2차 구상화 열처리된 선재를 단조하는 단계; 및
상기 단조된 선재를 QT(Quenching & Tempering) 열처리하는 단계;를 포함하고,
상기 1차 및 2차 구상화 열처리는 각각 750 ~ 850℃에서 4 ~ 8시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 베어링 제조 방법.
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel sheet comprises, by weight, 1.1 to 1.3% of C, 1.2 to 1.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, , A first sintering annealing heat treatment is performed on the wire consisting of 1.40 to 1.55% of Cr, 0.01 to 0.04% of Cr, 0.01 to 0.06% of Al, 0.01 to 0.06% of N and 0.01% or less of O and 0.001% or less of O and unavoidable impurities. ;
Performing a secondary spheroidizing heat treatment on the primary spheroidizing heat-treated wire after freshly sintering;
Forging the secondary spheroidizing heat treated wire rod; And
And subjecting the forged wire to quenching and tempering (QT)
Wherein the first and second spheroidizing heat treatments are performed at 750 to 850 ° C for 4 to 8 hours, respectively.
상기 QT 열처리는
상기 단조된 선재를 840 ~ 860℃에서 30 ~ 120분 동안 열처리한 후, 급냉하는 단계와,
상기 급냉된 선재를 160 ~ 190℃에서 30 ~ 120분 동안 템퍼링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 제조 방법.
The method according to claim 1,
The QT heat treatment
Heat-treating the forged wire at 840 to 860 ° C for 30 to 120 minutes,
And tempering said quenched wire at 160-190 < 0 > C for 30-120 minutes.
주 석출상이 M3C 및 M7C3로 이루어진 탄화물을 포함하되, 상기 탄화물 중 상기 M3C의 분율이 단면면적율로 14 ~ 16%이고, 상기 M7C3의 분율이 단면면적율로 2.0 ~ 2.5%를 갖는 것을 특징으로 하는 베어링.
(여기서, 상기 M은 각각 Fe, Mn 및 Cr 중 1종 이상을 포함함.)
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel sheet comprises, by weight, 1.1 to 1.3% of C, 1.2 to 1.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, (Fe) and unavoidable impurities, and the balance of Fe and Cr is 1.40 to 1.55%, Mo is 0.01 to 0.04%, Al is 0.01 to 0.06%, N is 0.01% or less and O is 0.001%
Note precipitated different M 3 C and M 7 C, but 3 comprises a carbide consisting of a fraction of said M 3 C in the carbides is 14-16% in cross-sectional area ratio, the M 7 C 3 fraction is 2.0 to cross section area ratio of ~ 2.5%. ≪ / RTI >
(Wherein M includes at least one of Fe, Mn and Cr, respectively).
상기 베어링은
브리넬 경도(Brinell Hardness) : 350 ~ 360HB를 갖는 것을 특징으로 하는 베어링.5. The method of claim 4,
The bearing
Brinell hardness: 350 to 360 HB.
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