KR20010033504A - Bearing steel excellent in rolling fatigue life - Google Patents
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Abstract
본 발명은 롤러베어링 또는 볼베어링이라는 구름베어링의 요소부재로서 사용되며, 특히 구름피로수명이 우수한 베어링용 부재를 제공하는 베어링용 강에 관한 것이다. 즉, C: 0.95 ∼ 1.10 mass%, Cr: 1.60 초과 ∼ 3.50 mass%, O: 0.0015 mass% 이하 및 Sb: 0.0010 mass% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구름피로수명이 우수한 베어링용 강이다. 그리고, 또한 Si: 2.5 mass% 이하, Mn: 2.5 mass% 이하, Mo: 2.5 mass% 이하, Ni: 3.0 mass% 이하, Nb: 1.5 mass% 이하, V: 1.5 mass% 이하, Cu: 2.0 mass% 이하 및 Al: 0.08 mass% 이하 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유시켜도 된다.The present invention relates to a bearing steel which is used as an element member of a rolling bearing called a roller bearing or a ball bearing, and in particular, provides a bearing member with excellent rolling fatigue life. In other words, C: 0.95 to 1.10 mass%, Cr: greater than 1.60 to 3.50 mass%, O: 0.0015 mass% or less and Sb: 0.0010 mass% or less, and the remainder is cloud fatigue characterized by consisting of Fe and unavoidable impurities. Bearing steel with excellent lifespan. Further, Si: 2.5 mass% or less, Mn: 2.5 mass% or less, Mo: 2.5 mass% or less, Ni: 3.0 mass% or less, Nb: 1.5 mass% or less, V: 1.5 mass% or less, Cu: 2.0 mass% You may contain 1 type (s) or 2 or more types chosen from below and Al: 0.08 mass% or less.
Description
구름베어링 등에 사용되는 베어링용 강은 구름피로수명이 긴 것이 요구된다. 일반적으로, 베어링의 구름피로수명에는 강 중에 존재하는 경질의 산화물계 비금속개재물이 악영향을 미치는 것은 잘 알려져 있다.Bearing steel used in rolling bearings, etc., is required to have a long rolling fatigue life. In general, it is well known that the rolling fatigue life of bearings adversely affects hard oxide-based nonmetallic inclusions present in steel.
그래서, 이러한 비금속개재물량의 저감에 의해 구름피로수명의 향상을 도모하기 위해, 종래 주로 강 중 산소량을 저감시키는 노력이 이루어져 왔다. 제강기술의 진보에 의해 Si 또는 Al 을 탈산재로서 첨가한 강에서는, 강 중 산소량을 0.0010 mass% 이하까지 저감시킬 수 있게 되었다. 그 결과, 강 중에 존재하는 경질의 산화물계 비금속개재물의 양은 대폭 삭감되어 구름피로수명은 향상되었다.Therefore, in order to improve the rolling fatigue life by reducing the amount of such non-metallic inclusions, efforts have been made to reduce the amount of oxygen in steel mainly. Advances in steelmaking technology have made it possible to reduce the amount of oxygen in steel to 0.0010 mass% or less in steels in which Si or Al is added as a deoxidizer. As a result, the amount of hard oxide-based nonmetallic inclusions present in the steel was greatly reduced and the rolling fatigue life was improved.
그러나, 이러한 저산소화에 의한 구름피로수명의 향상은 이미 한계에 달하고 있는 것이 실정이다.However, the improvement of cloud fatigue life due to such hypoxia is already reaching the limit.
그런데 최근에는, 구름피로수명의 향상을 보다 한층 지향하는 움직임이 있다. 예를 들면, 일본 공개특허공보 평 3-126839 호에서는 단위면적 또는 단위체적 중의 산화물계 비금속개재물의 개수를 조정하는 것, 즉 이들의 분포를 조정하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 일본 공개특허공보 평 5-25587 호에서는 한계치통계에 의해 추정되는 산화물계 비금속개재물의 예측최대직경을 조정하는 것, 즉 이들의 형태를 조정하는 방법이 개시되어 있다. 모두, 산화물계 비금속개재물 이외의 분포 또는 형태를 조정하여 산화물계 비금속개재물의 영향을 적게하는 방법이다.In recent years, however, there has been a movement to further improve cloud fatigue life. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-126839 discloses a method of adjusting the number of oxide-based nonmetallic inclusions in a unit area or unit volume, that is, adjusting their distribution. Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-25587 discloses a method of adjusting the predicted maximum diameter of oxide-based nonmetallic inclusions estimated by threshold statistics, that is, adjusting their shape. In all cases, the distribution or shape of the oxide nonmetal inclusions is adjusted to reduce the influence of the oxide nonmetal inclusions.
그러나, 상기 공지기술에 따라 단위면적당의 산화물계 비금속개재물의 개수나 최대직경을 보다 저감시키기 위해서는 더욱 제강설비의 개선 또는 제조공정의 개선이 필요하다. 따라서, 이들을 실현하기 위해서는 거액의 투자가 필요하며 제조비용의 상승을 초래하는 것을 피할 수는 없다. 게다가, 구름피로수명을 보증하기 위해서는 비금속개재물에 대한 상세한 평가가 필요하기 때문에 생산성의 저하도 불가피해진다.However, in order to further reduce the number or the maximum diameter of the oxide-based nonmetallic inclusions per unit area according to the above-mentioned known technology, it is necessary to further improve the steelmaking facilities or the manufacturing process. Therefore, in order to realize these, a large amount of investment is required, and it is inevitable that a rise in manufacturing cost is inevitable. In addition, since the detailed evaluation of the non-metallic inclusions is necessary to guarantee the rolling fatigue life, the decrease in productivity is inevitable.
한편, 불순물의 저감에 의해 구름피로수명을 개선하는 기술이 일본 공개특허공보 평 10-68047 호, 동 평 10-158790 호, 동 평 10-168547 호 등에 개시되어 있다. 또한, 산화물계 이외의 경질의 비금속개재물인 황화물계 비금속개재물을 제어하는 방법도 일본 공개특허공보 평 9-291340 (PCT/JP97/00549) 호에 개시되어 있다. 모두, 피로파단(破斷)의 기점이 될 수 있는 물질을 감소시키는 것을 목적으로 하고 있다. 그러나, 모두 Si 또는 Al 을 탈산재로서 첨가한 강을 대상으로 하고 있으며, Si 또는 Al 산화물의 형성은 불가피하며 구름피로수명에 편차가 있고 그 향상에도 한계가 있었다.On the other hand, techniques for improving the rolling fatigue life by reducing impurities are disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-68047, 10-158790, 10-168547 and the like. Moreover, the method of controlling the sulfide type nonmetallic inclusions which are hard nonmetallic inclusions other than an oxide type is also disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 9-291340 (PCT / JP97 / 00549). All aim to reduce the substances which may be the starting point of fatigue failure. However, all of them are made of steel to which Si or Al is added as a deoxidizer, and formation of Si or Al oxide is inevitable, and there are variations in the life of the rolling fatigue and there is a limit to the improvement.
그래서 본 발명의 주된 목적은, 성분조성의 조정만으로 제조가 가능하며, 생산성의 면에서 유리하고 더욱 우수한 구름피로수명을 갖는 베어링용 강을 제공하는 것에 있다.It is therefore a main object of the present invention to provide a steel for bearings which can be manufactured only by adjusting the composition of the composition, which is advantageous in terms of productivity and which has better rolling fatigue life.
본 발명은 롤러베어링 또는 볼베어링이라는 구름베어링의 요소부재로서 사용되는 베어링용 강(鋼)에 관한 것이다. 특히 구름피로수명이 우수한 베어링용 부재를 제공하기 위한 베어링용 강이다.The present invention relates to a steel for bearings used as an element member of rolling bearings such as roller bearings or ball bearings. In particular, it is a bearing steel for providing a bearing member with excellent rolling fatigue life.
도 1 은 B10수명에 미치는 Sb 양의 영향을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the effect of Sb amount on the B 10 lifetime.
본 발명은 상기한 목적을 감안하여 그 실현을 위해 이루어진 것이다. 최근의 제강기술에 의하면, 탈산재로서 Si 및 Al 를 첨가하지 않아도 C 를 1 mass% 정도 포함할 경우에는 O 를 0.0010 mass% 정도까지 저감시키는 것은 가능해졌다. 또, Si 또는 Al 첨가에 의한 담금질성의 개선이나 구름피로수명의 향상은 Cr 을 다량으로 첨가하는 것으로 대체할 수 있다. 그래서 본 발명자들은, C 를 1 mass% 정도 포함하며 Si 및 Al 을 함유하지 않고, O 를 10 ppm 정도로 저감시키고 Cr 을 다량으로 함유하는 소재를 사용하여 불순물원소의 영향을 검토하였다. 그 결과, 불순물원소로서 강 중에 혼입하는 Sb 의 존재가 구름피로수명에 악영향을 미치는 것을 발견한 것이다.The present invention has been made in view of the above object for its realization. According to the recent steelmaking technology, it is possible to reduce O to about 0.0010 mass% when C is included in about 1 mass% without adding Si and Al as deoxidizers. In addition, the improvement of hardenability by the addition of Si or Al and the improvement of the rolling fatigue life can be replaced by the addition of a large amount of Cr. Therefore, the inventors studied the influence of impurity elements using a material containing about 1 mass% of C, containing Si and Al, reducing O to about 10 ppm, and containing a large amount of Cr. As a result, it was found that the presence of Sb mixed in the steel as an impurity element adversely affects the fatigue life of the cloud.
C: 0.98-1.05 mass%, Cr: 1.65-3.45 mass%, O: 0.0008-0.0012 mass%, Sb: 0.0001-0.0100 mass% 를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Fe 로 이루어지는 시료에서 구름피로수명을 조사하였다. 또한, 산화물계 비금속개재물의 개수는 100 ∼ 200 개/320 mm2로 그 최대직경은 피검면적 320 mm2일 때에 8 ∼ 12 ㎛ 이었다. 도 1 에 구름피로수명에 미치는 강 중의 Sb 양의 영향을 나타낸다. 강 중의 Sb 양을 0.0015 mass% 이하까지 저감시키자 구름피로수명이 향상되었다. 0.0010 mass% 정도가 되면 이 개선효과는 포화하였다. 이와 같은 현상의 이유는 반드시 명백하지는 않지만, 강 중의 Sb 양이 일정한도를 초과하면, 과잉의 Sb 가 결정입계로 편석(偏析)하여 피로균열의 진전을 조장하고 파괴의 발생을 촉진시키기 때문으로 생각된다.The cloud fatigue life was investigated in a sample containing 0.98-1.05 mass% of C, 1.65-3.45 mass% of Cr, O: 0.0008-0.0012 mass%, and Sb: 0.0001-0.0100 mass%. . In addition, the number of oxide nonmetallic inclusions was 100-200 pieces / 320 mm <2>, and the maximum diameter was 8-12 micrometers when the test area was 320 mm <2> . 1 shows the effect of the amount of Sb in the river on the rolling fatigue life. Reducing the Sb content in steel to 0.0015 mass% or less improved the fatigue life of the clouds. At 0.0010 mass%, the improvement was saturated. The reason for this phenomenon is not necessarily clear, but it is considered that when the amount of Sb in the steel exceeds a certain level, excess Sb segregates to grain boundaries, thereby facilitating the development of fatigue cracks and promoting the occurrence of fractures. do.
상기 내용을 토대로 개발한 본 발명의 요지구성은 다음과 같다.The gist of the present invention developed based on the above contents is as follows.
C: 0.95 ∼ 1.10 mass%, Cr: 1.60 초과 ∼ 3.50 mass%, O: 0.0015 mass% 이하 및 Sb: 0.0010 mass% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구름피로수명이 우수한 베어링용 강이다. 그리고, 또한 Si: 2.5 mass% 이하, Mn: 2.5 mass% 이하, Mo: 2.5 mass% 이하, Ni: 3.0 mass% 이하, Nb: 1.5 mass% 이하, V: 1.5 mass% 이하, Cu: 2.0 mass% 이하 및 Al: 0.08 mass% 이하 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유시켜도 된다.C: 0.95 to 1.10 mass%, Cr: greater than 1.60 to 3.50 mass%, O: 0.0015 mass% or less, and Sb: 0.0010 mass% or less, and the remainder of the cloud fatigue life is characterized in that the balance consists of Fe and unavoidable impurities. Excellent bearing steel. Further, Si: 2.5 mass% or less, Mn: 2.5 mass% or less, Mo: 2.5 mass% or less, Ni: 3.0 mass% or less, Nb: 1.5 mass% or less, V: 1.5 mass% or less, Cu: 2.0 mass% You may contain 1 type (s) or 2 or more types chosen from below and Al: 0.08 mass% or less.
이하에, 본발명에서의 성분의 한정이유를 나타낸다.The reason for limitation of the component in this invention is shown below.
C: 0.95 ∼ 1.10 mass%C: 0.95-1.10 mass%
C 는 기지에 고용되어 마르텐사이트의 강화에 유효하게 작용하는 원소이다. 담금질 템퍼링 후의 강도확보와 그에 따른 구름피로수명을 향상시키기 위해 함유시킨다. 함유량이 0.95 mass% 미만에서는 이들 효과를 얻을 수 없다. 한편, C 양이 1.10 mass% 를 초과하면 주조시에 거대 탄화물이 생성되어 가공성 및 구름피로수명을 저하시킨다. 따라서 0.95 ∼ 1.10 mass% 를 범위로 한다.C is an element that is dissolved in a matrix and works effectively to strengthen martensite. It is included to secure strength after quenching and tempering and thus to improve rolling fatigue life. If the content is less than 0.95 mass%, these effects cannot be obtained. On the other hand, when the amount of C exceeds 1.10 mass%, large carbides are formed during casting, thereby degrading workability and rolling fatigue life. Therefore, the range is 0.95 to 1.10 mass%.
Cr: 1.60 초과 ∼ 3.50 mass%Cr: over 1.60 to 3.50 mass%
Cr 은 탄화물을 안정화시키고 담금질 후에 탄화물을 잔류시킴으로써 내마모성을 향상시키기 위해 유용하다. 또, 담금질성을 향상시킴과 동시에 구형상화 조직촉진에 의해 냉간가공성을 향상시킨다. Cr 첨가량이 1.60 mass% 이하에서는 이들 효과를 얻을 수 없다. 3.50 mass% 를 초과하여 첨가하면 담금질에 의해 잔류하는 탄화물량이 증가한다. 그 결과, 기지에 고용되는 C 양이 저하되어, 강도 나아가 구름피로수명이 저하된다. 따라서, Cr 첨가량은 1.60 초과 ∼ 3.50 mass%, 바람직하게는 1.60 초과 ∼ 2.50 mass% 로 한다.Cr is useful for stabilizing carbides and for improving wear resistance by leaving carbides after quenching. In addition, it improves the hardenability and at the same time improves the cold workability by promoting the spheroidization structure. If the amount of Cr added is less than 1.60 mass%, these effects cannot be obtained. Adding more than 3.50 mass% increases the amount of carbide remaining by quenching. As a result, the amount of C dissolved in the matrix decreases, so that the strength and the life of the cloud fatigue decrease. Therefore, the Cr addition amount is more than 1.60 to 3.50 mass%, preferably more than 1.60 to 2.50 mass%.
O: 0.0015 mass% 이하O: 0.0015 mass% or less
O 는 경질의 산화물계 비금속개재물을 형성하여 구름피로수명을 저하시키기 때문에 낮은 것이 바람직하지만, 0.0015 mass% 까지는 허용된다. 따라서, O 함유량은 0.0015 mass% 이하, 바람직하게는 0.0010 mass% 이하로 한다.O is preferably low because it forms a hard oxide-based non-metallic inclusion to lower the rolling fatigue life, but up to 0.0015 mass% is acceptable. Therefore, O content is made into 0.0015 mass% or less, Preferably it is 0.0010 mass% or less.
Sb: 0.0010 mass% 이하Sb: 0.0010 mass% or less
Sb 는 본 발명에서 특히 중요한 원소이다. 탈탄층의 생성을 억제하여 열처리생산성을 향상시키는 작용을 갖는 점에서는 바람직하다. 그러나, 열간가공성이나 인성(靭性)을 저하시켜 구름피로수명을 현저하게 저하시킨다. 이 때문에, Sb 양은 0.0010 mass% 이하로 제한할 필요가 있다.Sb is a particularly important element in the present invention. It is preferable at the point which has the effect | action which suppresses generation | occurrence | production of a decarburization layer and improves heat processing productivity. However, the hot workability and toughness are lowered, which significantly reduces the rolling fatigue life. For this reason, the amount of Sb needs to be limited to 0.0010 mass% or less.
또한, 이하에 나타내는 원소 중 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것도 가능하다.Moreover, it is also possible to contain 1 type, or 2 or more types of elements shown below.
Si: 2.5 mass% 이하Si: 2.5 mass% or less
Si 는 템퍼링 연화(軟化) 저항을 증대시키는 원소이다. 그 결과, 담금질 템퍼링 후의 강도를 높여 구름피로수명을 향상시킨다. 또, 용제시의 탈산제로서 강의 저산소화에도 기여하는 원소이기도 하다. 그러나, 2.5 mass% 를 초과하여 첨가하면 가공성 및 인성이 저하된다. 이 때문에, Si 는 2.5 mass% 이하로 첨가한다. 바람직하게는 0.15 ∼ 2.0 mass% 의 범위로 첨가한다.Si is an element that increases the tempering softening resistance. As a result, the strength after quenching and tempering is increased to improve rolling fatigue life. Moreover, it is also an element which contributes to the oxygen reduction of steel as a deoxidizer at the time of a solvent. However, when it exceeds 2.5 mass%, workability and toughness will fall. For this reason, Si is added at 2.5 mass% or less. Preferably it is added in the range of 0.15-2.0 mass%.
Mn: 2.5 mass% 이하Mn: 2.5 mass% or less
Mn 은 강의 담금질성을 향상시키는 원소이다. 그 결과, 기지 마르텐사이트의 인성 및 강도를 향상시켜 구름피로수명을 향상시킨다. 그러나, 2.5 mass% 를 초과하여 첨가하면 피절삭성 및 인성이 저하된다. 이 때문에, Mn 은 2.5 mass% 이하로 첨가한다. 바람직하게는 0.10 ∼ 2.0 mass% 의 범위로 첨가한다.Mn is an element which improves hardenability of steel. As a result, the toughness and strength of the known martensite are improved to improve the rolling fatigue life. However, when it exceeds 2.5 mass%, machinability and toughness fall. For this reason, Mn is added at 2.5 mass% or less. Preferably it is added in the range of 0.10 to 2.0 mass%.
Mo: 2.5 mass% 이하Mo: 2.5 mass% or less
Mo 는 담금질성을 향상시키는 원소이다. 그 결과, 강도를 향상시켜 구름피로수명을 향상시킨다. 그러나, 2.5 mass% 를 초과하여 첨가하면 탄화물이 안정화된다. 그 결과, 강도가 저하되어 구름피로수명은 저하된다. 또, Mo 는 고가의 원소이기도 하다. 따라서, Mo 는 2.5 mass% 이하로 첨가한다. 바람직하게는 0.10 ∼ 1.5 mass% 의 범위로 첨가한다.Mo is an element which improves hardenability. As a result, the strength is improved and the rolling fatigue life is improved. However, addition of more than 2.5 mass% stabilizes the carbides. As a result, the strength decreases and the rolling fatigue life decreases. Mo is also an expensive element. Therefore, Mo is added at 2.5 mass% or less. Preferably it is added in the range of 0.10 to 1.5 mass%.
Ni: 3.0 mass% 이하Ni: 3.0 mass% or less
Ni 는 담금질성을 향상시키는 원소이다. 그 결과, 강도를 향상시켜 구름피로수명을 향상시킨다. 그러나, 3.0 mass% 를 초과한 첨가의 효과는 포화되고 있다. 또, Ni 는 고가의 원소이기도 하다. 따라서, Ni 는 얻어지는 효과와 비용의 관계 때문에 3.0 mass% 이하로 첨가한다. 바람직하게는 0.10 ∼ 2.0 mass% 의 범위로 첨가한다.Ni is an element which improves hardenability. As a result, the strength is improved and the rolling fatigue life is improved. However, the effect of the addition exceeding 3.0 mass% is saturated. Ni is also an expensive element. Therefore, Ni is added at 3.0 mass% or less because of the relationship between the obtained effect and cost. Preferably it is added in the range of 0.10 to 2.0 mass%.
Nb: 1.5 mass% 이하Nb: 1.5 mass% or less
Nb 는 담금질성을 향상시키는 원소이다. 그 결과, 강도를 향상시켜 구름피로수명을 향상시킨다. 그러나, 1.5 mass% 를 초과하여 첨가하면 탄화물이 안정화된다. 그 결과, 강도가 저하되어 구름피로수명은 저하된다. 또, Nb 는 고가의 원소이기도 하다. 따라서, Nb 는 1.5 mass% 이하로 첨가한다. 바람직하게는 0.05 ∼ 1.0 mass% 의 범위로 첨가한다.Nb is an element which improves hardenability. As a result, the strength is improved and the rolling fatigue life is improved. However, addition of more than 1.5 mass% stabilizes the carbides. As a result, the strength decreases and the rolling fatigue life decreases. Nb is also an expensive element. Therefore, Nb is added at 1.5 mass% or less. Preferably it is added in the range of 0.05-1.0 mass%.
V: 1.5 mass% 이하V: 1.5 mass% or less
V 는 담금질성을 향상시키는 원소이다. 그 결과, 강도를 향상시켜 구름피로수명을 향상시킨다. 그러나, 1.5 mass% 를 초과하여 첨가하면 탄화물이 안정화된다. 그 결과, 강도가 저하되어 구름피로수명은 저하된다. 또, V 는 고가의 원소이기도 하다. 따라서, V 는 1.5 mass% 이하로 첨가한다. 바람직하게는 0.05 ∼ 1.0 mass% 의 범위로 첨가한다.V is an element which improves hardenability. As a result, the strength is improved and the rolling fatigue life is improved. However, addition of more than 1.5 mass% stabilizes the carbides. As a result, the strength decreases and the rolling fatigue life decreases. In addition, V is an expensive element. Therefore, V is added at 1.5 mass% or less. Preferably it is added in the range of 0.05-1.0 mass%.
Cu: 2.0 mass% 이하Cu: 2.0 mass% or less
Cu 는 담금질성을 향상시키는 원소이다. 그 결과, 강도를 향상시켜 구름피로수명을 향상시킨다. 그러나, 2.0 mass% 를 초과하여 첨가하면 단조성(鍛造性) 이 저하된다. 따라서, Cu 는 2.0 mass% 이하로 첨가한다. 바람직하게는 0.10 ∼ 1.5 mass% 의 범위로 첨가한다.Cu is an element which improves hardenability. As a result, the strength is improved and the rolling fatigue life is improved. However, when it exceeds 2.0 mass%, forgeability falls. Therefore, Cu is added at 2.0 mass% or less. Preferably it is added in the range of 0.10 to 1.5 mass%.
Al: 0.08 mass% 이하Al: 0.08 mass% or less
Al 은 템퍼링 연화 저항을 증대시키는 원소이다. 그 결과, 담금질 템퍼링 후의 강도를 높여 구름피로수명을 향상시킨다. 또, 용제시의 탈산제로서 강의 저산소화에도 기여하는 원소이기도 하다. 한편, 0.08 mass% 를 초과하여 첨가하면 가공성 및 인성을 저하시킨다. 따라서, Al 은 0.08 mass% 이하로 첨가한다. 바람직하게는 0.005 ∼ 0.05 mass% 의 범위로 첨가한다.Al is an element that increases the tempering softening resistance. As a result, the strength after quenching and tempering is increased to improve rolling fatigue life. Moreover, it is also an element which contributes to the oxygen reduction of steel as a deoxidizer at the time of a solvent. On the other hand, when it exceeds 0.08 mass%, workability and toughness will fall. Therefore, Al is added at 0.08 mass% or less. Preferably it is added in the range of 0.005-0.05 mass%.
상기의 각 원소에 의해 본 발명은 구성되지만, 보다 바람직한 실시형태로서 불순물원소로서의 P, S, Ti 및 N 은 하기 범위로 억제하는 것이 바람직하다.Although this invention is comprised by each said element, it is preferable to suppress P, S, Ti, and N as an impurity element in the following range as a more preferable embodiment.
P: 0.025 mass% 이하P: 0.025 mass% or less
P 는 강의 인성 및 구름피로수명을 저하시킨다. 따라서, 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 그 허용상한은 0.025 mass% 이고, 바람직하게는 0.015 mass% 를 상한으로 한다.P decreases the toughness and rolling fatigue life of the steel. Therefore, it is desirable to be as low as possible. The upper limit is 0.025 mass%, Preferably it is 0.015 mass% as an upper limit.
S: 0.025 mass% 이하S: 0.025 mass% or less
S 는 Mn 과 결합하여 MnS 를 형성하여 피절삭성을 향상시킨다. 그러나, 다량으로 함유시키면 구름피로수명을 저하시킨다. 그 허용상한은 0.025 mass% 이고, 바람직하게는 0.010 mass% 를 상한으로 한다.S combines with Mn to form MnS to improve machinability. However, incorporating a large amount reduces the life of the cloud fatigue. The upper limit is 0.025 mass%, Preferably 0.010 mass% is an upper limit.
Ti: 0.010 mass% 이하Ti: 0.010 mass% or less
Ti 는 경질의 질화물을 형성하여 구름피로수명을 저하시킨다. 따라서, 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 그 허용상한은 0.010 mass% 이고, 바람직하게는 0.005 mass% 를 상한으로 한다.Ti forms hard nitrides and decreases rolling fatigue life. Therefore, it is desirable to be as low as possible. The upper limit is 0.010 mass%, Preferably it is 0.005 mass% as an upper limit.
N: 0.015 mass% 이하N: 0.015 mass% or less
N 은 경질의 질화물을 형성하여 구름피로수명을 저하시킨다. 따라서, 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 그 허용상한은 0.015 mass% 이고, 바람직하게는 0.008 mass% 를 상한으로 한다.N forms hard nitrides and reduces cloud fatigue life. Therefore, it is desirable to be as low as possible. The upper limit is 0.015 mass%, Preferably it is 0.008 mass% as an upper limit.
이하에 본 발명의 실시예를 나타낸다. 또한, 본 발명의 실시형태는 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.Examples of the present invention are shown below. In addition, embodiment of this invention is not limited to this Example.
표 1 및 표 2 에 나타낸 화학조성을 갖는 강을 전로 (轉爐) 에서 용제하고, 그 후 연속주조에 의해 400 ×560 ㎜ 의 블룸으로 하였다. 그 블룸에 1200 ℃ 에서 30 시간의 확산 어닐링을 실시하고, 그 후 열간압연에 의해 65 ㎜φ의 봉강(棒鋼)으로 하였다. 그 봉강에 860 ℃ 의 어닐링하여, 760 ∼ 800 ℃ 의 구형상화 어닐링을 실시하고, 또한 830 ℃ 에서 30 분 유지 후 오일 담금질하여 180 ℃ 에서 2 시간의 템퍼링을 실시하였다. 그 템퍼링재를 절삭 및 래핑마무리하여 65 ㎜φ×5 ㎜ 의 원반형 구름피로수명 시험편을 각 강별로 12 매씩 얻었다.The steel which has the chemical composition shown in Table 1 and Table 2 was melted in the converter, and it was set as 400 * 560 mm bloom by continuous casting after that. The bloom was subjected to diffusion annealing at 1200 ° C. for 30 hours, and then hot rolled to form a 65 mmφ steel bar. The steel bar was annealed at 860 ° C., spheroidized annealing at 760 ° C. to 800 ° C. was carried out, and after quenching at 830 ° C. for 30 minutes, oil was quenched and tempered at 180 ° C. for 2 hours. The tempered material was cut and wrapped to obtain 12 sheets of 65 mm φ × 5 mm disk rolling fatigue life test pieces for each steel.
구름피로시험은 삼식(森式)스러스트형 구름피로시험기를 사용하여 헤르츠최대접촉응력: 5260 MPa, 반복응력수: 30 Hz, 및 윤활유: #68 터빈유의 조건으로 행하였다. 이 시험결과를 와이불 분포에 따르는 것으로 하여 확률지상에 정리하고, B10수명 (누적파손확률: 10 % 에서의 박리발생까지의 총부하회수) 을 구했다. 종래 강인 강 1 (JIS 강종: SUJ2) 의 수명을 1 로 하였을 때의 상대비로 평가하였다.The rolling fatigue test was carried out under the conditions of Hertz maximum contact stress: 5260 MPa, repeated stress: 30 Hz, and lubricating oil: # 68 turbine oil using a three-thrust thrust rolling fatigue tester. Based on the Weibull distribution, the test results were summarized on the probability ground, and the B 10 lifetime (cumulative failure probability: total load count until peeling occurrence at 10%) was obtained. The relative ratio when the lifetime of the conventional steel 1 (JIS steel grade: SUJ2) was 1 was evaluated.
평가결과는 표 1 및 표 2 에 합쳐 나타내었다. 표 1 및 표 2 에 분명히 나타난 바와 같이, 강 2 및 강 6 ∼ 강 25 의 발명강은 B10수명비가 종래 강 (강 1) 의 1.7 ∼ 5.6 배라는 우수한 값을 갖고 있다.The evaluation results are shown in Table 1 and Table 2. As clearly shown in Table 1 and Table 2, the inventive steels of steels 2 and 6 to 25 have an excellent value of 1.7 to 5.6 times the B 10 life ratio of conventional steel (steel 1).
이에 대해, 비교강인 강 4 는 C 가, 강 5 는 O 가, 각각 본 발명의 범위를 벗어나 있고, B10수명비는 종래 강 보다 열악하다. 또, 비교예인 강 3 은 화학조성이 Sb 를 제외하고 발명 강인 강 2 와 큰 차가 없다. 그럼에도 불구하고, 강 3 의 B10수명비는 1.1 이고, 강 2 의 3.2 에 비교하여 열악하다. 확실히 Sb 양 저감의 효과가 나타나고 있다.On the other hand, steel 4, which is a comparative steel, is C, and steel 5 is O, which is outside the scope of the present invention, and the B 10 life ratio is worse than that of conventional steel. Moreover, the steel 3 which is a comparative example does not have a big difference from the steel 2 which is invention steel except chemical composition Sb. Nevertheless, the B 10 life ratio of steel 3 is 1.1, which is poor compared to 3.2 of steel 2. Clearly, the effect of reducing the amount of Sb has been shown.
본 발명에 의하면, Cr 을 다량으로 첨가하고 특히 강 중의 Sb 양을 0.0010 mass% 이하로 억제하는 등의 성분조정만에 의해, 구름피로수명이 각별히 우수한 베어링용 강을 얻을 수 있다. Sb 양의 제한은 스크랩의 관리에 의해 용이하게 실현할 수 있고, 생산성의 면에서도 바람직하여 공업적으로 기여하는 바가 크다.According to the present invention, the bearing steel can be obtained with particularly excellent rolling fatigue life only by adjusting the components such as adding a large amount of Cr and especially suppressing the amount of Sb in the steel to 0.0010 mass% or less. The restriction | limiting of Sb amount can be easily implement | achieved by management of a scrap, and it is preferable also from a viewpoint of productivity, and largely contributes industrially.
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