KR20010101300A

KR20010101300A - 대형 베어링용 강 및 대형 베어링 부품

Info

Publication number: KR20010101300A
Application number: KR1020017007670A
Authority: KR
Inventors: 구레바야시유따까; 나까무라사다유끼; 핫또리기요유끼; 기자와가쯔히꼬
Original assignee: 타카미츄 무토; 고요 세이코 가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2001-11-14
Also published as: EP1158064A1; EP1158064B1; JP2001123244A; DE60037575D1; DE60037575T2; JP4185997B2; WO2001029277A1; KR100497828B1; US6582532B1; EP1158064A4

Abstract

본 발명은 내파단특성 및 전동피로수명특성이 우수한 대형 베어링 부품에 적합한 대형 베어링용 강을 제공하는데 있다.

따라서, 화학성분조성이 질량% 로,

C : 0.80 % 내지 1.30 %

Si : 0.35 초과% 내지 0.80 %

Mn : 0.30 % 내지 0.90 %

Cr : 0.90 % 내지 1.50 %

Mo : 0.25 % 이하 및 Ni : 0.20 % 내지 1.50 % 중 1 종 또는 2 종을 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 인 대형 베어링용 강이 제공된다.

Description

대형 베어링용 강 및 대형 베어링 부품 {STEEL FOR LARGE BEARING AND PARTS FOR LARGE BEARING}

기술분야

본 발명은 산업기계 등에 사용되는 대형 베어링 부품 및 그에 적합한 대형 베어링용 강에 관한 것으로서, 종래의 침탄 베어링과 동등 이상의 전동수명강도와 내파단성을 가지고, 또한 종래의 열처리방법에 비해 용이하게 목표로 하는 품질을 얻을 수 있는 저렴한 베어링을 제공하는 것이다.

배경기술

산업기계 등에 사용되는 베어링에는 링 외경 150 ㎜ 이상, 두께 30 ㎜ 이상의 대형 베어링이 사용되고 있는데, 베어링의 손상으로 인한 장치고장을 방지하기 위해 가혹한 사용환경하에서도 충분한 강도를 갖는 것이 요구되고 있다. 그리고, 이들 대형 베어링은 전동피로강도가 우수할 것과 더불어 특히 순간적으로 작용하는 과대부하에 의해서도 취성적으로 파단되지 않을 것 (내파단성이 우수할 것) 이 중요시된다.

종래에는 베어링 부품의 내파단성을 향상시키기 위해 내부의 인성이 뛰어난 침탄처리가 일반적으로 적용되었으며, JIS SCM420, SNCM420, SNCM815 등의 표면경화강이 사용되어 왔다.

그러나, 침탄처리는 범용 베어링에서 적용되고 있는 담금질 뜨임처리(quenching and tempering treatment) 에 비해 처리비용이 높게 들어서 저렴한 베어링을 제공할 수 없었다.

또 침탄처리후에는 링의 변형이나 치수변화가 발생하므로 기계가공 다듬질을 실시하는데, 0.5 ㎜ 정도의 가공여유분을 필요로 하므로 침탄직후에는 2 ㎜ 이상의 침탄층을 갖는 것으로 할 필요가 있다. 그리고, 이 침탄층을 얻기 위해서는 최저 10 hr 이상의 침탄처리를 할 필요가 있어서 침탄처리품은 생산성 면에서도 문제가 있다.

한편, 담금질 뜨임처리를 적용할 때에는 JIS SUJ3, SUJ5 등의 고탄소 베어링강이 사용되고 있는데, 통상의 담금질처리를 실시하면 부품내부까지 HRC50 이상의 고경도로 되어 내파단성이 대폭적으로 열화되기 때문에 냉각속도를 제어하여 내부경도를 낮추는 대책이 필요해진다.

이들 담금질 처리에는 유조 (oil tank) 에서 냉각시킬 때에 상기 조내에 배치된 냉각제 분사용 냉각노즐에 의해 베어링의 표층부를 급격히 냉각시켜 표층부만을 담금질 처리하고, 이어서 냉각노즐을 조정하여 냉각속도를 제어하고, 내부가 마르텐사이트화하여 경화하지 않도록 하는 등의 조작을 하고 있다.

그러나, 이들 처리를 실시하는 경우, 강재의 성분편석 등에 기인하여 경도가 변동하기 쉽고, 냉각제의 열화, 노즐 막힘 등으로 인해 냉각속도의 제어가 곤란해져서 경도의 편차가 생기기 쉬운 등의 결점을 갖는다.

발명의 개시

본 발명은 이 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 우수한 내파단성과 전동피로강도를 갖는 대형 베어링 부품을 저비용으로 제공하는 것을 목적으로 한다.

담금질 뜨임처리는 침탄에 비해 처리시간이 짧아서 생산성이 우수하므로, 적정한 강재를 사용하여 담금질 뜨임처리를 할 수 있다면 비용을 낮출 수 있으며, 또한 담금질 뜨임처리시에 번잡한 냉각속도의 조정을 할 필요없이 용이하게 열처리를 할 수 있다면 생산성이나 제조비용을 낮출 수 있다. 또한, 침탄품과 동일한 경도분포로 함으로써 내파단성의 개선을 기대할 수 있고, 강도면에서도 이점을 갖는 것으로 할 수 있다.

따라서 이것들에 대해 상세히 검토한 결과, 범용 오일 담금질처리에서 유조의 H 값 (담금질 강도) 이 0.2 내지 0.5 정도인 경우, 소정의 담금질성을 강재에 규정함으로써 목적으로 하는 경도분포가 되는 대형 베어링을 제조할 수 있음을 알아냈다.

또한 상기 강재를 사용하여 제품의 표층경도와 심부경도를 규정함으로써 침탄품과 동등 이상의 내파단성과 전동피로강도를 갖는 대형 베어링을 제공할 수 있음이 판명되었다.

즉 본 발명에 관한 대형 베어링용 강은 청구항 1 에 기재된 바와 같이, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 인 것으로 한 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 관한 대형 베어링용 강에서는 청구항 2 에 기재된 바와 같이, 화학성분조성이 질량% 로,

C : 0.80 % 내지 1.30 %

Si : 0.35 초과% 내지 0.80 %

Mn : 0.30 % 내지 0.90 %

Cr : 0.90 % 내지 1.50 %

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 인 것으로 할 수 있다.

마찬가지로, 본 발명에 관한 대형 베어링용 강에서는 청구항 3 에 기재된 바와 같이, 화학성분조성이 질량% 로,

C : 0.80 % 내지 1.30 %

Si : 0.35 초과% 내지 0.80 %

Mn : 0.30 % 내지 0.90 %

Cr : 0.90 % 내지 1.50 %

Mo : 0.25 % 이하 및 Ni : 0.20 % 내지 1.50 % 중 1 종 또는 2 종을 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서HRC 28 내지 38 인 것으로 할 수 있다.

마찬가지로, 본 발명에 관한 대형 베어링용 강에서는 청구항 4 에 기재된 바와 같이, 강중의 불순물 중, S, P, O, Ti 가

S : 0.010 % 이하

P : 0.020 % 이하

O : 0.0010 % 이하

Ti : 0.0030 % 이하

인 것으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 관한 내파단성과 전동피로수명특성이 우수한 대형 베어링 부품은 청구항 5 에 기재된 바와 같이, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 강을 소재로 하고, 링형상의 외경 150 ㎜ 이상, 두께 30 ㎜ 이상의 베어링 부품으로서, 담금질 뜨임처리후의 표면경도가 HRC 58 내지 65 이면서 부품중심부의 경도가 HRC 25 내지 45 인 것으로 한 것을 특징으로 한다.

(담금질성)

도 1 에 범용 베어링에 사용되고 있는 SUJ2 와 대형용 베어링에 사용되고 있는 SUJ3, 및 본 발명의 바람직한 강에 의한 조미니 담금질성을 나타낸다.

예컨대, 본 발명의 바람직한 범위인 링 외경 150 ㎜, 두께 30 ㎜ 의 대형 베어링을 오일 담금질에 의해 제조하는 경우, 베어링 제품의 두께중심부의 경도는 등가직경법을 이용하여 산출하면 조미니 담금질 단면에서 15 ㎜ 내지 20 ㎜ 거리의 경도에 상당하는데, 도 1 에 도시한 바와 같이 SUJ3 을 사용한 경우에는 담금질성이 높으므로, 베어링 두께중심부의 경도는 HRC 50 이상으로 되어 목표로 하는 경도를 얻을 수 없다.

따라서, 이 대책으로서 담금질온도를 낮추면 표면경도가 저하되기 때문에 표층경도 및 심부경도를 양립시키기 어렵다.

한편, SUJ2 에서는 내부경도는 목표로 하는 경도수준을 얻을 수 있지만 담금질성이 낮기 때문에 표층부의 경도가 저하되어 HRC 58 이상의 경도를 얻을 수 없게 된다.

이 대책으로는 담금질온도를 높이는 것이 효과적이지만 결정입자가 대형화되기 때문에 인성이 저하되어 내파단성을 개선시킬 수 없다.

이 같이, 범용 SUJ2 에서는 표층경도를 유지하기가 어려우며, SUJ3 에서는 내부경도가 높아져서 원하는 경도를 얻을 수 없다는 문제가 있다.

대형 베어링으로서 요구되는 담금질성에 대해 표층근방은 SUJ3, 내부는 SUJ2 의 담금질성능을 겸비하는 특성이 요구된다. 그래서, 실제 대형 베어링의 부품치수나 담금질 조건으로부터 내파단성을 향상시키기 위해 소정의 경도를 얻는데 필요한 담금질성을 확정하기에 이르렀다.

즉, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66 이도록 제정하고 있으나, 이 값은 이 범위를 벗어나면 표층경도를 유지시킬 수 없게 되기 때문에 규정한 값으로, 이 범위를 하회하면 HRC 58 이상의 경도를 얻을 수 없다. 또한 상한을 초과하면 담금질 균열을 일으킬 가능성이 높아지므로 J 17 ㎜ 의 상한을 규정하고있다.

또한 J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 이도록 규정하고 있는 이유는 이 규정의 경도를 상회하면 심부경도가 높아져서 내파단성이 열화하기 때문에 상한을 규정한 것이고, 또한 규정값을 하회하면 표면경도가 저하됨과 동시에 심부경도도 저하되어 소정의 강도특성을 얻을 수 없게 되기 때문에 하한값을 규정한 것이다.

(바람직한 화학성분조성의 한정이유)

C :

C 는 베어링으로서의 강도를 유지하기 위해 필수인 원소이고, 0.80 % 보다 적으면 담금질 뜨임후의 경도를 HRC 58 이상으로 하기 어려워져서 전동수명이 대폭적으로 저하되는 경향이 있어 0.80 % 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한 1.30 % 보다 많게 과도하게 C 를 첨가하면 강재의 용제단계에서 거대탄화물을 생성하기 쉬워 가공성을 열화시킴과 동시에 내파단성이나 전동수명의 저하를 발생시키는 경향이 있어 1.30 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

Si :

Si 는 전동수명을 개선시키는 작용·효과를 가지므로, 그 같은 작용·효과가 얻어지기 쉽도록 0.35 % 초과하게 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.80 % 보다 많이 함유하면 연화열처리후의 경도가 높아져서 절삭성이나 단조성을 대폭적으로 열화시키는 경향이 있어 0.80 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

Mn :

Mn 은 탈산제로 사용되지만, 동시에 담금질성과 내파단성을 개선시킬 수 있으므로 첨가한다. 이 경우, Mn 은 미량의 첨가로도 담금질성과 내파단성을 개선시키는 작용·효과를 가지지만, 0.30 % 보다 적으면 강재의 용제비용이 증가하는 경향이 있어 0.30 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 0.90 % 보다 많이 첨가하면 절삭성이 급격히 저하되는 경향이 있어 0.90 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

Cr :

Cr 은 담금질성, 내파단성, 전동수명을 개선시키는 작용·효과를 가지므로 첨가한다. 그리고, 이 같은 작용·효과를 얻기 위해서는 0.90 % 이상으로 하는 것이 좋다. 그러나, 1.50 % 보다 많이 함유하면 대형 탄화물을 생성하기 쉬워져서 내파단성, 전동수명, 절삭성을 열화시키는 경향이 있어 1.50 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

Mo, Ni :

Mo, Ni 는 담금질성을 개선시킴과 동시에 내파단성을 개선시키는 작용·효과를 가지므로 필요하다면 첨가한다.

이 중, Mo 는 0.25 % 보다 많이 첨가하면 담금질성이 너무 높아져서 소정의 담금질성을 만족하지 못하게 되는 경향이 있어 0.25 % 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 Ni 는 0.20 % 보다 적으면 내파단성의 개선효과가 충분히 얻어지지 않아서 0.20 % 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 1.50 % 보다 많아지면 담금질성이 너무 높아져서 절삭성을 열화시키는 경향이 있어 1.50 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

S, P :

강중의 불순물 중, S 는 MnS 를 생성하여 인성을 열화시켜서 내파단성에 악영향을 미치므로 최대한 저감하는 것이 바람직하며, 0.010 % 이하로 하는 것이 바람직하다. 또 P 는 결정입자계에 편석하여 인성을 저하시켜서 내파단성에 악영향을 미치므로 최대한 저감하는 것이 바람직하며, 0.020 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

O, Ti :

강중의 불순물 중, O, Ti 는 산화물, 질화물을 생성하여 전동수명을 열화시키므로 최대한 저감하는 것이 바람직하며, O 에 대해서는 0.0010 % 이하, Ti 에 대해서는 0.0030 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

(제품의 표면경도, 내부경도)

표면경도 :

베어링 제품으로서의 기능을 가지고, 전동체로서 사용할 수 있도록 하기 위해서는 HRC 58 이상의 경도가 필요하며, 제품의 표면경도가 HRC 58 을 하회하면 전동수명이 급격히 저하되는 경향이 있다. 또한 HRC 65 를 초과하는 경도의 경우에도 전동수명이 열화하여 내파단성을 저하시키는 경향이 있다. 따라서, 표면경도는 HRC 58 내지 65 이도록 하는 것이 바람직하다.

내부경도 :

대형 베어링은 사용중에 베어링이 파단분리되지 않는 것이 매우 중요하며,베어링 링의 표면근방에 발생하는 균열이 급격히 내부로 전파되어 취성적인 파괴가 발생하는 것을 방지할 필요가 있다. 이 때, 내부의 경도가 높으면 균열이 급격히 전파하여 취성적인 파괴가 발생하는 것이 확인되었지만, HRC 45 이하의 경도로 저감시킴으로써 내부에 대한 균열전파가 억제되므로, 상한의 경도를 HRC 45 로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 내부의 경도가 낮을수록 내파단성은 우수하지만, HRC 25 보다 낮은 경도로 내부의 경도를 조정하면 표면의 경도도 저하되어 HRC 58 을 유지하기가 어려워지는 경향이 있으므로 하한을 HRC 25 로 하는 것이 좋다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 범용 베어링에 사용되고 있는 SUJ2 와 대형용 베어링에 사용되고 있는 SUJ3, 및 본 발명의 적합한 예에 따른 강의 조미니 담금질특성을 나타내는 그래프이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하겠지만 본 발명은 이 같은 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

(화학성분조성)

표 1 에 나타내는 화학성분조성의 재료를 용제하여 직경 180 ㎜ 의 봉강으로 열간압연한다. 그리고, 이 때의 강재의 용해, 주조, 압연은 모두 일반적인 방법에 따른 제조이다.

(담금질성)

압연강재로부터 기계가공에 의해 JIS G 0561 에 제정되는 조미니 시험편을 제작하고, 마찬가지로 JIS 에 제정된 조건으로 담금질성을 평가한다. 또한 표 2 에는 담금질성의 조사결과를 나타내는데, 본 발명의 바람직한 예의 강은 모두 규정된 담금질성을 만족하고 있다.

한편, 비교를 위한 참고예의 강 15, 16 에서는 저C 여서 J 1.5 ㎜ 의 경도를 만족하지 못하고, 또 참고예의 강 17 내지 20 에서는 C, Mn, Cr, Mo, Ni 등이 규정된 범위를 벗어나 있어 담금질성을 만족할 수 없는 것으로 되어 있다. 또한 참고예의 강 21 은 Mn, Cr 이 규격의 하한을 하회하고 있어 소정의 담금질성을 얻을 수 없는 것으로 되어 있다. 나아가 또 참고예의 강 22 는 SUJ3 이고, 강 23 은 SCM 420 으로 소정의 담금질성을 얻을 수 없는 것으로 되어 있다.

(실제 부품의 경도)

압연재를 소정의 치수로 절단한 후, 열간단조에 의해 외경 260 ㎜, 내경 140 ㎜, 높이 130 ㎜ 의 링으로 제조한다. 그리고 또 850 ℃ 에서 공랭의 불림처리를 실시하고, 이어서 기계가공을 용이하게 하기 위해 구상화 풀림처리 (spheroidizing) 를 실시한다. 이어서 이 소형재를 기계가공에 의해 외경 252 ㎜, 내경 148 ㎜, 높이 122 ㎜ 의 링으로 가공한다. 이어서 이 링 부품을 830 ℃ 로 가열하여 90 분간 유지한 후, 60 ℃ 의 유조중에 냉각하여 담금질처리를 실시한다. 그리고, 본 발명의 바람직한 예의 강의 담금질의 용이성을 확인하기 위해 SUJ3 (참고예의 강 22) 등의 처리에 적용되고 있는 시간 담금질법은 적용하지 않고, 오일 중에서 10 분간의 요동만 실시하였다. 그 후, 대기중으로 올려 180 ℃ 에서 2 시간의 뜨임처리를 실시한다. 그리고 또 기계가공에 의해 외경 250 ㎜, 내경 150 ㎜, 높이 120 ㎜ 의 베어링 링으로 제작한다.

표 3 에 열처리후의 경도측정결과를 나타내겠지만, 이 경우의 경도측정은 링으로부터 높이 60 ㎜ 의 위치를 절단하여 베어링 볼이 전동하는 내경면의 최표층, 표층 3 ㎜ 깊이, 및 중심위치의 경도를 록겔 경도계로 측정함으로서 실시한다. 그리고 비교를 위한 참고예의 강 23 은 SCM 420 강으로 침탄처리를 하지 않은 것이다.

(내파단성)

내파단성을 평가하기 위해 링의 중앙부에서 샤르피 시험편을 잘라내서 10 R 의 노치를 갖는 샤르피 시험편을 제작하여 충격치를 평가한다. 시험결과를 표 4 에 나타낸다.

또 내파단성을 평가하기 위해 ASTM E399 규격에 준거한 파괴인성시험을 실시한다. 그리고, 시험편은 열처리를 실시한 링 소재로부터 노치위치가 링의 중앙부가 되도록 시험편을 잘라낸다. 파괴인성의 시험결과를 마찬가지로 표 4 에 나타낸다.

표 3 에 나타내는 바와 같이 본 발명의 바람직한 예의 강에서는 링 표층의 경도가 모두 HRC 58 이상을 유지함과 동시에 내부의 경도는 HRC 25 내지 HRC 45 의 범위내에 있음을 알 수 있다. 그리고 표 4 와 표 3 을 대비하면 본 발명의 바람직한 예의 강 및 비교를 위한 참고예의 강 15, 16, 21 은 참고예의 강 22 (SUJ3) 의 충격치에 비해 상당히 높아져 있고, 비교를 위한 참고예의 강 23 (SCM 420) 의 침탄강과 비교해도 동등한 수준의 충격치임을 알 수 있다.

또 마찬가지로 표 4 에 나타낸 파괴인성의 시험결과에 대해서도 표 2 의 결과와 동일한 경향이 있고, 본 발명의 바람직한 예의 강에서는 비교를 위한 참고예의 강 (22) 의 SUJ3 에 비해 대폭적인 개선이 달성되어 있다.

(전동수명)

압연소재를 열간단조에 의해 직경 65 ㎜ 까지 단신(鍛伸)하여 수명시험용 시험소재로 한다. 그리고, 소재는 앞의 조건과 동일하게 불림하고, 구상화 풀림을 실시한 후, 스러스트형 전동피로시험편을 가공한다. 그 후, 제품열처리와 동일조건으로 담금질 뜨임처리를 실시하고, 다듬질가공을 실시하여 시험편을 제작한다.

전동시험은 10 개의 시험편에 대해 헤르츠 응력 5200 ㎫ 로 실시하고, 윤활유로서 #60 스핀들 오일을 사용하고, 와이불 확률 10 % 가 되는 수명 (L10 수명) 을 평가한다. 이 평가결과를 표 5 에 나타낸다.

표 5 에 나타내는 바와 같이 표 4 에서 비교적 인성이 높은 것이 확인된 비교를 위한 참고예의 강 15, 16, 21 에서는 대폭적인 수명의 저하가 발생하고 있어서 내파단성과 전동수명을 양립할 수 없는 것이었다.

이에 대해 본 발명의 바람직한 예의 강에서는 비교를 위한 참고예의 강 22, 23 의 베어링 강 (SUJ3) 및 침탄강 (SCM 420) 의 현행품과 비교해도 동등 이상의 수명특성을 가지고 있어 내파단성과 수명특성을 양립할 수 있다.

(실제 제품)

본 발명의 바람직한 예의 강 1, 6, 7, 13 및 비교를 위한 참고예의 강 15, 22 로 이루어지는 직경 180 ㎜ 의 압연소재를 열간단조에 의해 외경 260 ㎜, 내경 140 ㎜, 높이 130 ㎜ 의 링형상으로 가공한 다음, 연화처리를 실시하고, 추가로 기계가공을 실시한 다음 850 ℃ 에서의 담금질 및 180 ℃ 에서의 뜨임을 실시하고, 다듬질가공을 실시하여 베어링 부품으로서 장착한다.

그리고, 각 베어링 부품에 대해 내압하중 및 전동피로 (면압 5 GPa) 를 조사하여 강 22 를 기준으로 평가한 결과는 표 6 과 같다.

표 6 에 나타내는 바와 같이 본 발명에 의한 대형 베어링 부품은 내압하중 (내파단성) 및 전동피로강도가 우수한 것임이 확인되었다.

산업상이용가능성

본 발명에 의한 대형 베어링용 강에서는 청구항 1 에 기재된 바와 같이, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 인 것으로 하면 우수한 내파단성과 전동피로강도를 갖는 대형 베어링 부품에 적합한 대형 베어링용 강을 제공할 수 있는 현저한 효과를 가져온다.

그리고, 청구항 2 에 기재된 바와 같이, 화학성분조성이 질량% 로,

C : 0.80 % 내지 1.30 %

Si : 0.35 초과% 내지 0.80 %

Mn : 0.30 % 내지 0.90 %

Cr : 0.90 % 내지 1.50 %

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 인 것으로 하면 우수한 내파단성과 전동피로강도를 갖는 대형 베어링 부품에 적합한 대형 베어링용 강을 제공할 수 있는 현저한 효과를 가져온다.

그리고 또 청구항 3 에 기재된 바와 같이, 화학성분조성이 질량% 로,

C : 0.80 % 내지 1.30 %

Si : 0.35 초과% 내지 0.80 %

Mn : 0.30 % 내지 0.90 %

Cr : 0.90 % 내지 1.50 %

Mo : 0.25 % 이하 및 Ni : 0.20 % 내지 1.50 % 중 1 종 또는 2 종을 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 인 것으로 하면 우수한 내파단성과 전동피로강도를 가지고, Mo, Ni 의 첨가에 의해 내파단성이 더욱 개선된 대형 베어링 부품에 적합한 대형 베어링용 강을 제공할 수 있는 현저한 효과를 가져온다.

그리고 또 청구항 4 에 기재된 바와 같이, 강중의 불순물 중, S, P, O, Ti 가

S : 0.010 % 이하

P : 0.020 % 이하

O : 0.0010 % 이하

Ti : 0.0030 % 이하

인 것으로 하면 내파단성 및 전동수명이 더욱 개선된 대형 베어링 부품에 적합한 대형 베어링용 강을 제공할 수 있는 현저한 효과를 가져온다.

또한 본 발명에 의한 대형 베어링 부품에 따르면 청구항 5 에 기재된 바와 같이, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 강을 소재로 하고, 링형상의 외경 150 ㎜ 이상, 두께 30 ㎜ 이상의 베어링 부품으로서, 담금질 뜨임처리후의 표면경도가 HRC 58 내지 65 이면서 부품중심부의 경도가 HRC 25 내지 45 인 것으로 하면 내파단성 및 전동피로수명특성이 우수한 대형 베어링 부품을 저비용으로 제공할 수 있는 현저한 효과를 가져온다.

Claims

JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 인 것을 특징으로 하는 대형 베어링용 강.
화학성분조성이 질량% 로,

C : 0.80 % 내지 1.30 %

Si : 0.35 초과% 내지 0.80 %

Mn : 0.30 % 내지 0.90 %

Cr : 0.90 % 내지 1.50 %

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 인 것을 특징으로 하는 대형 베어링용 강.
화학성분조성이 질량% 로,

C : 0.80 % 내지 1.30 %

Si : 0.35 초과% 내지 0.80 %

Mn : 0.30 % 내지 0.90 %

Cr : 0.90 % 내지 1.50 %

Mo : 0.25 % 이하 및 Ni : 0.20 % 내지 1.50 % 중 1 종 또는 2 종을 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, JIS G 0561 에서 제정하는 강의 담금질성 시험방법에 의한 담금질성이 J 1.5 ㎜ 에서 HRC 64 이상, J 7 ㎜ 에서 HRC 63 내지 66, J 15 ㎜ 에서 HRC 37 내지 50, J 20 ㎜ 에서 HRC 30 내지 45, J 45 ㎜ 에서 HRC 28 내지 38 인 것을 특징으로 하는 대형 베어링용 강.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 강중의 불순물 중, S, P, O, Ti 가

S : 0.010 % 이하

P : 0.020 % 이하

O : 0.0010 % 이하

Ti : 0.0030 % 이하

인 것을 특징으로 하는 대형 베어링용 강.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 강을 소재로 하고, 외경 150 ㎜ 이상, 두께 30 ㎜ 이상의 베어링 부품으로서, 담금질 뜨임처리후의 표면경도가 HRC 58 내지 65 이면서 부품중심부의 경도가 HRC 25 내지 45 인 것을 특징으로 하는 내파단성과 전동피로수명특성이 우수한 대형 베어링 부품.