SK1442001A3 - Steel for making a ball bearing part - Google Patents
Steel for making a ball bearing part Download PDFInfo
- Publication number
- SK1442001A3 SK1442001A3 SK144-2001A SK1442001A SK1442001A3 SK 1442001 A3 SK1442001 A3 SK 1442001A3 SK 1442001 A SK1442001 A SK 1442001A SK 1442001 A3 SK1442001 A3 SK 1442001A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- index
- type
- steel
- inclusions
- weight
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
- C21D1/32—Soft annealing, e.g. spheroidising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/003—Cementite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- F16C2204/66—High carbon steel, i.e. carbon content above 0.8 wt%, e.g. through-hardenable steel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Warehouses Or Storage Devices (AREA)
- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Forging (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka ložiskovej ocele a ložísk, ktoré môžu pracovať pri vysokej miere zaťaženia.The invention relates to bearing steel and bearings which can operate at a high load.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Guľkové a valčekové ložiská sú dobre známe. Všeobecne pozostávajú zo súčastí vyrobených z ložiskovej ocele typu 100Cr6, obsahujúcej 0,6 až 1,5 % uhlíka, 1,3 až 1,6 % chrómu, 0,3 až 1 % mangánu a menej ako 0,4 % kremíka, pričom zvyšok tvoria nečistoty pochádzajúce z tavenia. Americký patentový spis číslo 3 663314 opisuje ložiskovú oceľ obsahujúcu 0,6 až 0,78 % uhlíka, 0,5 až 2 chrómu, 0,4 až 1,15 mangánu a 1 až 2 % kremíka. V japonskom patentovom spice číslo JP 09 302443 sa opisuje ložisková oceľ obsahujúca 0,7 až 0,88 % uhlíka, 0,75 až 1 % kremíka, 0,4 až 2 % mangánu a 0,4 až 0,95 % chrómu. V japonskom patentovom spise číslo J P 09 302 444 sa opisuje ložisková oceľ obsahujúca 0,8 až 0,95 % uhlíka, 0,75 až 1 % kremíka, 0,4 až 2 % mangánu a 0,2 až 0,4 % chrómu. V styčných miestach rôznych súčastí valivých ložísk je oceľ vystavená pôsobeniu silných Hertzových tlakov, ktoré vplyvom otáčania ložiska vytvárajú únavové javy ložiska. Tieto únavové javy vedú k zničeniu ložiska po určitom čase, ktorý je závislý na zaťažovacích podmienkach ložiska. K zabezpečeniu postačujúcej životnosti sú ložiská konštruované tak, aby maximálne napätie vyvolané Hertzovými tlakmi zostávalo menšie ako je hodnota závislá na medzi únavy použitej ocele a pri minimálnej požadovanej životnosti. Okrem toho deformácie ložísk vyvolané silami, ktorým musia odolať, aktivujú deštrukčné javy vyvolané únavou. Na obmedzenie tohto nepriaznivého javu, sa konštruujú valivé ložiská tak, aby deformácie boli obmedzené na nízke hodnoty. Obe tieto podmienky vedú k možnostiam obmedzeného vyľahčovania ložísk. To preto, že pre dané použitie čím sú ložiská ľahšie, tým vyššie sú špecifické sily, ktorým musia odolať. Tieto obmedzenia pôsobiace na ···· ··Ball and roller bearings are well known. Generally, they consist of components made of 100Cr6 type bearing steel containing 0.6 to 1.5% carbon, 1.3 to 1.6% chromium, 0.3 to 1% manganese and less than 0.4% silicon, the remainder they form contaminants from melting. U.S. Patent 3,666,314 discloses a bearing steel containing 0.6 to 0.78% carbon, 0.5 to 2 chromium, 0.4 to 1.15 manganese, and 1 to 2% silicon. Japanese Patent Specification No. JP 09 302443 discloses bearing steel containing 0.7 to 0.88% carbon, 0.75 to 1% silicon, 0.4 to 2% manganese, and 0.4 to 0.95% chromium. Japanese Patent Publication No. P 09 302 444 discloses bearing steel containing 0.8 to 0.95% carbon, 0.75 to 1% silicon, 0.4 to 2% manganese, and 0.2 to 0.4% chromium. At the points of contact of various components of rolling bearings, the steel is subjected to strong Hertz pressures, which, due to the rotation of the bearing, create fatigue effects of the bearing. These fatigue phenomena lead to the destruction of the bearing after a certain time, which is dependent on the bearing loading conditions. To ensure sufficient service life, the bearings are designed so that the maximum stress due to Hertz pressure remains less than the fatigue limit of the steel used and at the minimum required service life. In addition, bearing deformations induced by the forces they must withstand activate the fatigue-induced destructive effects. To reduce this unfavorable phenomenon, rolling bearings are designed such that deformations are limited to low values. Both of these conditions lead to the possibility of limited bearing lightening. This is because, for a given application, the lighter the bearings, the higher the specific forces they must withstand. These restrictions on ······
9999
9 9 9 9 9 9 9 9 9 • · · · · 9 · • · · · · ···· '» 9 · ··· ··9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
9999 99 ·· ···· ·· · konštrukciu ložísk majú nedostatky, najmä keď je želané zmenšiť rozmery alebo hmotnosť mechanizmu, do ktorého sú ložiská zamontované. Je tomu tak najmä pri ložiskách vozidlových kolies, kedy sa požaduje zlepšiť adhéziu na vozovke znižovaním hmotnosti neodpružených hmôt.9999 99 ·· ···· ·· · bearing design has drawbacks, especially when it is desired to reduce the dimensions or weight of the mechanism into which the bearings are mounted. This is particularly the case with vehicle wheel bearings, where it is desired to improve the adhesion on the road by reducing the weight of unsprung masses.
Úlohou vynálezu je odstrániť tento nedostatok navrhnutím ložiskovej ocele, ktorej únavové vlastnosti sú zlepšené oproti známym ložiskovým oceliam a tým umožnené použitie ložísk, ktoré sú ľahšie ako dnes používané ložiska. Okrem toho • · · · · · · · · ·· _ ········ · ········· ll·· ··· ··· ···· ·· ·· ···· ·· ··· bola vyvinutá oceľ, ktorá má dobrú zlievateľnosť a schopnosť prekonávať premeny za tepla aj za studená, a ktorá vyžaduje iba pomerne štandardné tepelné spracovanie počas výroby alebo na jej konci.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome this drawback by designing a bearing steel whose fatigue properties are improved over known bearing steels and thereby allow the use of bearings that are lighter than the bearings used today. In addition, · l · · · · · · · _ · _ · _ · _ · _ · _ · _ · l · _ · ··· ·· ··· A steel has been developed which has good castability and ability to overcome both heat and cold transformations and which requires only relatively standard heat treatment during or at the end of production.
Podstava vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Podstatou vynálezu je oceľ na výrobu súčastí ložísk, ktorá má nasledujúce zloženie (čísla znamenajú percentá myslené hmotnostne):The subject of the invention is a steel for producing bearing components having the following composition (the numbers represent percentages by weight):
zvyšok je železo a nečistoty pochádzajúce z tavenia, pričom zloženie spĺňa podmienku:the remainder being iron and melting impurities, the composition meeting the condition:
Mn < 0,75 + 0,55 x SiMn < 0.75 + 0.55 x Si
Mn < 2,50 - 0,80 x Si, čistota z hľadiska vtrúsenín meraných spôsobom A podľa ASTM E 45 ďalej spĺňa nasledujúce podmienky:Mn <2.50 - 0.80 x Si, the purity in terms of the inclusions measured by Method A according to ASTM E 45 further meets the following conditions:
- tenké vtrúseniny typu A:- thin type A inclusions:
- hrubé vtrúseniny typu A:- Type A thick inclusions:
- tenké vtrúseniny typu B:- thin type B inclusions:
- hrubé vtrúseniny typu B:- coarse inclusions of type B:
- tenké vtrúseniny typu C:- thin type C inclusions:
- hrubé vtrúseniny typu C:- Type C thick inclusions:
index < 2,5 index < 1,5 index <1,5 index < 0,5 index =0 index = 0 «I · · β · · • · · · · e · e · e · · • · · · · · e · · e · · ·»·· ·· · · ····index <2.5 index <1.5 index <1.5 index <0.5 index = 0 index = 0 «I · β · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · E e e e e · e e e e
- tenké vtrúseniny typu D:- Thin D-type inclusions:
- hrubé vtrúseniny typu D:- Type D thick inclusions:
index < 0,5 index < 0,5index <0.5 index <0.5
S výhodou je chemické zloženie také, aby oddelene alebo ešte lepšie súčasne jednak:Preferably, the chemical composition is such that, separately or better at the same time:
0,8 <MN <1,2 0,8 < Si <1,7 jednak0.8 <MN <1.2 0.8 <Si <1.7
0,9 < C < 1,10.9 <C <1.1
1,3< Cr< 1,31.3 <Cr <1.3
Výhodou tiež je, že obsah kremíka musí byť vyšší ako 1,2 %.An advantage is also that the silicon content must be higher than 1.2%.
Vynález sa týka aj spôsobu výroby súčastí na ložiská, pričomThe invention also relates to a method for producing bearing components, wherein:
- polotovar, vyrobený z ocele podľa vynálezu, sa získa tvárnením za tepla na predkovok, prípadne predvalok bezšvovej rúry,- the semi-finished product made of the steel according to the invention is obtained by hot forming into a preform or a preform of a seamless tube,
- tvárnený polotovar sa podrobí sferoidizačnému tepelnému spracovaniu, ktoré pozostáva z ohrevu na teplotu 750 až 850 °C s následným chladnutím rýchlosťou 10 °C za hodinu až na teplotu 650 °C na získanie štruktúry s tvrdosťou menšou ako 270 HV tvorenou homogénnou disperziou globulárnych karbidov a prípadne sa podrobí operácii tvárnenia za studená, napríklad valcovanie alebo preťahovanie alebo ťahanie drôtu za studená na získanie produktu,- the molded semi-finished product is subjected to a spheroidization heat treatment consisting of heating to 750 to 850 ° C followed by cooling at 10 ° C per hour to 650 ° C to obtain a structure with a hardness of less than 270 HV formed by a homogeneous dispersion of globular carbides, and optionally undergo a cold forming operation, such as rolling or drawing or cold drawing the wire to obtain the product,
- časť sa z produktu oddelí a tvárni sa za tepla alebo za studená alebo obrábaním na polotovar súčastí na ložiská,- the part is separated from the product and formed by hot or cold forming or by machining into a blank of bearing parts,
- polotovar súčastí sa podrobí tepelnému spracovaniu izotermickým popúšťaním alebo schladzovaním, napríklad v oleji, po austenitizácii pri teplote 800 až 950 °C a napúšťaní pri teplote 100 až 400 °C, s výhodou pod 250 °C, na získanie súčastí na ložiská so štruktúrou s tvrdosťou 58 až- the workpiece is subjected to a heat treatment by isothermal tempering or quenching, for example in oil, after austenitization at a temperature of 800 to 950 ° C and impregnation at a temperature of 100 to 400 ° C, preferably below 250 ° C, to obtain components for bearings with with a hardness of 58 to
Ιι· ·«·· ee ·· ee e· · «e·· e e · Λ e · · e e e e *fr e e······· e «e · e e ee ···· ee ee e«e· ·· ·Ιι · «· · · · ee ee e ·« e ee · · · · · Λ e eeee fr * ee ······· e 'e · ee ee ee ee e ···· «e · ·· ·
HRc a pozostávajúcej z jemných karbidov, martenzitu a 5 až 30 % zvyškového austenitu. Produktom je napríklad bezšvová rúra.HRc and consisting of fine carbides, martensite and 5-30% residual austenite. The product is, for example, a seamless oven.
Vynález sa týka aj súčastí na ložiská zhotovené z ocele podľa vynálezu, majúce štruktúru pozostávajúcu z martenzitu, zo zvyškových karbidov a z 5 až 30 % zvyškového austenitu.The invention also relates to bearing components made of steel according to the invention having a structure consisting of martensite, residual carbides and 5 to 30% residual austenite.
Vynález sa dotýka aj ložiska zhotoveného zo súčastí podľa vynálezu majúcich pre prevádzkové podmienky zodpovedajúce maximálne Hertzove tlaky s možnosťou dosahujúcou 4,5 GPa a deformáciám s možnosťou dosahujúcou 150 pm a životnosťou L10 najmenej štvornásobnou oproti životnosti dosahovanej s oceľou 100Cr6, používanej v rovnakých podmienkach zaťažovania.The invention also relates to a bearing made of components according to the invention having for operation conditions corresponding to maximum Hertz pressures with a possibility of reaching 4.5 GPa and deformations with a possibility of reaching 150 µm and a service life of L10 at least four times that of that of 100Cr6 steel used under the same loading conditions.
Vynález bližšie objasňujú, nie však obmedzujú, nasledujúce príklady praktického uskutočnenia. Percentá sú myslené vždy hmotnostné, ak nie je uvedené inak.The invention is illustrated, but not limited, by the following examples. Percentages are by weight unless otherwise specified.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Príklad 1Example 1
Na výrobu ložísk, pozostávajúcich z obežných dráh a z valivých telies majúcich dobrú únavovú pevnosť, sa používa ocele nasledujúceho chemického zloženia:For the manufacture of bearings consisting of raceways and rolling elements having good fatigue strength, steels of the following chemical composition are used:
- viacej ako 0,6 % a s výhodou viacej ako 0,9 % uhlíka na získanie dostatočnej tvrdosti a dostatočného obsahu zvyškového austenitu, ale menej ako 1,5 % a s výhodou menej ako 1,1 % na zabránenie nadmernej segregácie a na obmedzenie tvorby primárny karbidov,- more than 0,6% and preferably more than 0,9% carbon to obtain sufficient hardness and sufficient residual austenite content, but less than 1,5% and preferably less than 1,1% to prevent excessive segregation and to limit primary formation carbides
- viacej ako 0,75 %, s výhodou 0,8 % a ešte výhodnejšie viacej ako 1,2 % kremíka na zvýšenie stálosti za tepla a zvyškového austenitu (pri približne 170 až 450 ’C a s výhodou nad 300 ’C) a tvrdosti, ale menej ako 2,5 % a s výhodou menej ako 1,7 %, pretože ak je obsah kremíka veľmi vysoký, ·· ···· ·· ·· e· • · ···· ·· • · · · · · · • · · · e ···· »·· ·· ·· ···· ·· stáva sa oceľ veľmi krehká najmä, aby bola schopná tvárnenia plastickou deformáciou,- more than 0.75%, preferably 0.8% and even more preferably more than 1.2% of silicon to increase the heat stability and residual austenite (at about 170 to 450 ° C and preferably above 300 ° C) and hardness, but less than 2.5%, and preferably less than 1.7%, since if the silicon content is very high, The steel becomes very brittle in particular to be able to be deformed by plastic deformation,
- viacej ako 0,4 % a s výhodou viacej ako 0,8 % mangánu na získanie schopnosti získať popúšťanú štruktúru s obsahom zvyškového austenitu väčším ako 5 % a s výhodou väčším ako 15 %, pričom obsah mangánu musí spĺňať podmienku: MN < 0,75 + 0,55 x Si na získanie dobrej zlievateľnosti, bez ktorej by bolo obtiažne získať oceľ dostatočne čistú, aby mala dobrú únavovú pevnosť ložiska a spĺňajúcu podmienku: MN < 2,5 0,8 x Si na umožnenie konečných operácií a tvárnenie plastickou deformáciou za studená; z týchto vzťahov vyplýva, že obsah mangánu musí byť menší ako 1,5 % a je výhodné, ak je nižší ako 1,2 %,- more than 0,4% and preferably more than 0,8% of manganese to obtain the ability to obtain a tempered structure with a residual austenite content of more than 5% and preferably more than 15%, the manganese content of which must satisfy the following conditions: MN <0,75 + 0.55 x Si to obtain good castability, without which it would be difficult to obtain steel clean enough to have good bearing fatigue strength and satisfy the condition: MN <2.5 0.8 x Si to allow final operations and cold plastic deformation ; these relationships indicate that the manganese content must be less than 1.5% and preferably less than 1.2%,
- 0,2 % až 2 % a s výhodou 1,3 % až 1,6 % chrómu, aby sa jednak dosiahlo postačujúcej kaliteľnosti, jednak vytvorenia globulárnych karbidov s rozmermi menšími ako 2 pm, rovnomerne rozdelených a v postačujúcom množstve,- 0.2% to 2%, and preferably 1.3% to 1.6% of chromium, in order to achieve sufficient hardenability, on the one hand, and to produce globular carbides with dimensions less than 2 µm, uniformly distributed and in sufficient quantity,
- menej ako 0,5 % niklu, pričom zvyškový obsah tohto prvku nie je nutný, má však priaznivý vplyv na kaliteľnosť,- less than 0,5% nickel, the residual content of which is unnecessary but has a favorable effect on hardenability,
- menej ako 0,2 % molybdénu; tento prvok znižuje rýchlosť mäknutia počas žíhania,less than 0.2% molybdenum; this element reduces the softening rate during annealing,
- 0 % až 0,05 % hliníka a menej ako 0,04 % síry,- 0% to 0,05% aluminum and less than 0,04% sulfur,
- menej ako 0,0009 kyslíka na dosiahnutie postačujúcej čistoty, ak ide o vtrúseniny, zvyšok je železo a nečistoty pochádzajúce z tavenia.- less than 0,0009 oxygen to achieve sufficient purity in terms of inclusions, the remainder being iron and smelt from melting.
Okrem toho na dosiahnutie dobrej životnosti je čistota ocele vyjadrená obsahom vtrúsenín taká, aby pri meraní spôsobom A podľa normy ASTM E 45, vyhovovala nasledujúcim podmienkam:In addition, in order to achieve good durability, the purity of the steel, expressed in terms of inclusions, is such that, when measured by method A according to ASTM E 45, it meets the following conditions:
- tenké vtrúseniny typu A: index < 2,5- thin inclusions: type A: index <2.5
- hrubé vtrúseniny typu A: index < 1,5- thick inclusions: type A: index <1,5
- tenké vtrúseniny typu B: index < 1,5- thin inclusions of type B: index <1,5
- hrubé vtrúseniny typu B: index < 0,5 e· ····- coarse inclusions of type B: index <0,5 e · ····
- tenké vtrúseniny typu C;- thin type C inclusions;
- hrubé vtrúseniny typu C:- Type C thick inclusions:
- tenké vtrúseniny typu D:- Thin D-type inclusions:
- hrubé vtrúseniny typu D:- Type D thick inclusions:
·· ee ·· ee · ···· ··· • · · · · · ··· ee ·· ee · ······· · · · · · · ·
A · ·*·<··· · e····· · e ee·· ·· ·· ···· e· · index = O index = O index < 0,5 index < 0,5, pričom vtrúseniny typu A sú v podstate sulfidmi, vtrúseniny typu B sú v podstate aluminátmi, vtrúseniny typu C sú v podstate silikátmi, vtrúseniny typu D sú globuláme vtrúseniny.Index * index · index index index index index index index index index index index index = = index index index index = = = index index index = index = Type A interfaces are essentially sulfides, Type B interfaces are essentially aluminates, Type C interfaces are essentially silicates, Type D interfaces are globular interfaces.
Táto oceľ sa odlieva a prípadne sa valcuje na polotovar, ktorým môže byť sochor (hut.) alebo rúra.This steel is cast and optionally rolled into a blank, which may be a billet (hut) or a pipe.
Polotovar sa následne tvárni plastickou deformáciou za tepla na získanie výrobkového predvalku na guľatinu napríklad kruhové tyče alebo bezšvové rúry.The blank is then deformed by hot plastic deformation to obtain a round billet such as round bars or seamless pipes.
Výrobkový predvalok sa následne podrobuje sferoidizačnému žíhaniu, ktoré spočívaj v jednej alebo v niekoľkých tepelných operáciách pri teplote 750 až 850 °C s následným schladením pri maximálnej rýchlosti ochladzovania 10 °C za hodinu až na teplotu pod 650 °C na získanie štruktúry s tvrdosťou menšou ako 270 HV s jemnou disperziou karbidov. Toto tepelné spracovanie je potrebné na dodanie dobrej tvárnosti ocele na plastické deformácie za studená a dobrej obrobiteľnosti, pri spôsobe použitom na zhotovenie produktu napríklad valcovaním za studená, preťahovaním za studená alebo ťahaním drôtu. Tento produkt slúži na výrobu polotovarov na súčasti, napríklad polotovarov na ložiskové guľky, valčeky alebo obehové dráhy ložísk.The product billet is then subjected to a spheroidization annealing consisting of one or more thermal operations at a temperature of 750 to 850 ° C followed by cooling at a maximum cooling rate of 10 ° C per hour up to a temperature below 650 ° C to obtain a structure with a hardness less than 270 HV with fine dispersion of carbides. This heat treatment is needed to impart good ductility of the steel to plastic cold deformations and good machinability, in the method used to make the product, for example by cold rolling, cold drawing or wire drawing. This product is used to produce workpiece blanks, for example, ball bearing blanks, rollers, or bearing raceways.
Zhotovovanie výrobkových polotovarov, ktoré sa vykonáva tvárnením za tepla alebo za studená alebo ťahaním drôtu alebo obrábaním častí odrezaných z produktu, končí tepelným spracovaním, ktoré pozostáva z popúšťania a žíhania. Tým sa získa súčasť na ložisko. Austenitizačná teplota pred popúšťaním, vyššia ako 800 °C je volená tak, aby sa po popúšťaní získala štruktúra pozostávajúca z martenzitu, 5 až 30 % zvyškového austenitu a «· ···· ·· ·· ·· ♦ · · ···· ··· • · · · · · · • · · · · ····The production of semi-finished products, which is carried out by hot or cold forming or by drawing of wire or by machining parts cut off from the product, results in a heat treatment consisting of tempering and annealing. This provides a bearing component. The pre-tempering austenitization temperature, above 800 ° C, is selected so as to obtain, after tempering, a structure consisting of martensite, 5 to 30% residual austenite, and en · · a ♦ · · · · ··· · · · · · · · · · ····
I» · · ··· · · • II · · ·· ·· ···· ·· · homogénneho rozdelenia zvyškových karbidov. Obsah zvyškového austenitu, ktorého prítomnosť je bezpodmienečne nutná na získanie dobrej odolnosti proti vnikaniu, závisí na hodnote Ms („martensit štart“, čo je teplota začiatku martenzitickej transformácie), ktorá závisí tak na zložení ocele, ako aj na podmienkach austenitizácie. Pracovníkom v odbore je známe, ako sa dajú určiť tieto parametre, napríklad pomocou dilatometrických testov. Žíhanie (napúšťanie) sa vykonáva pri teplotách nad 100 °C na stabilizáciu štruktúry, ale pod 400 °C a s výhodou pod 250 °C, aby nedošlo k destabilizácii zvyškového austenitu.II of homogeneous distribution of residual carbides. The residual austenite content, the presence of which is absolutely necessary in order to obtain good penetration resistance, depends on the value of Ms (martensite start, which is the temperature of the start of the martensitic transformation), which depends both on the composition of the steel and the austenitization conditions. It is known to those skilled in the art how these parameters can be determined, for example by dilatometric tests. The annealing (impregnation) is carried out at temperatures above 100 ° C to stabilize the structure, but below 400 ° C and preferably below 250 ° C, in order not to destabilize the residual austenite.
Takto získaná oceľ má pri tvrdosti 62 HRc medzu únavy podstatne vyššiu, ako oceľ 100Cr6 pri rovnakej čistote vyjadrenej vtrúseninami, ako oceľ podľa vynálezu. Toto únavové správanie je viditelne doložené tlakovou únavovou skúškou na vzorkách na skúšku tlakom o priemere 7 mm, majúcich 4 fazetky široké 3 mm a 12 mm vysoké. Tieto skúšobné vzorky sa podrobujú periodickému zaťažovaniu tlakovými silami vyvolávajúcimi tlakové napätie 2 450 MPa až 50 MPa a zisťuje sa počet cyklov, po ktorých sa skúšobná vzorka poruší. Pretože sú skúšky únavy vo svojej podstate štatistické, opakujú sa niekoľkokrát.The steel thus obtained has a fatigue limit at a hardness of 62 HRc substantially higher than 100Cr6 steel at the same purity expressed by the inclusions as the steel of the invention. This fatigue behavior is visibly evidenced by a compression fatigue test on 7 mm diameter test specimens having 4 facets 3 mm wide and 12 mm high. These test specimens shall be subjected to a periodic load of compressive forces exerting a compressive stress of 2 450 MPa to 50 MPa and the number of cycles after which the test specimen is broken shall be determined. Because fatigue tests are statistical in nature, they are repeated several times.
Chemické zloženie ocele v ppm skúšaných v podobe prvej vzorky boli („inv.“ = oceľ podľa vynálezu, „comp.“ = 100Cr6 na porovnanie):The chemical composition of the steel in ppm tested as the first sample was ("inv." = Steel of the invention, "comp." = 100Cr6 for comparison):
Hodnoty vtrúseninovej čistotyIn-purity values
I»· ···· ·· ·· ·· e · · · · · · • e · · · • · · · · · <i · · · · · en·· ·· ·· ····I · · · e e e e i i i i i i i i i i i i i i i i i i i
Výsledky sú nasledujúce: Oceľ podľa vynálezu:The results are as follows: Steel according to the invention:
skúšobná vzorka 1: bez poruchy po skúšobná vzorka 2: porucha pri skúšobná vzorka 3: bez poruchy po skúšobná vzorka 4: porucha priTest Sample 1: No Failure to Test Sample 2: Failure to Test Sample 3: No Failure to Test Sample 4: Failure to Test Sample
111 111 000 cykloch111 111 000 cycles
111 000 cykloch111 000 cycles
111 111 000 cykloch111 111 000 cycles
111 000 cykloch111 000 cycles
Oceľ 100Cr6 podľa doterajšieho stavu techniky:100Cr6 steel according to the state of the art:
skúšobná vzorka 1: porucha pri skúšobná vzorka 2: porucha pri skúšobná vzorka 3: porucha pri skúšobná vzorka 4: porucha priSample 1: Failure in Test Sample 2: Failure in Test Sample 3: Failure in Test Sample 4: Failure in Test Sample
630 000 cykloch 31 111 000 cykloch630 000 cycles 31 111 000 cycles
788 000 cykloch788 000 cycles
111 000 cykloch111 000 cycles
Z týchto výsledkov vyplýva, že medza únavy ocele podľa vynálezu je o 17 % väčšia ako ocele 100Cr6, to znamená zvýšenie približne o 400 MPa.These results indicate that the fatigue strength of the steel of the invention is 17% greater than 100Cr6 steels, i.e. an increase of approximately 400 MPa.
Príklad 2Example 2
V druhom príklade bolo z ocele podľa vynálezu vyrobené ložisko kolesa tvorené dvoma radmi kuželíkových teliesok a skúšalo sa pri radiálnej sile Fr = 590 daN, zodpovedajúce zrýchleneu 0,6 g a pri axiálnej sile Fa = 354 daN. Výsledkom týchto zaťažení bola radiálna deformácia 0,14 mm (zatiaľ čo bežné konštrukčné pravidlá pre toto použitie nepripúšťajú deformáciu väčšiu ako 0,04 mm) a maximálne Hertzovo(Hz) napätie vypočítané bez rešpektovania deformácií bolo Po = 3,4 GPa. Súčasti ložiska boli podrobené etape popúšťania po austenitizácii pri 890 °C a boli následne žíhané pri teplote 230 °C na získanie obsahu približne 17 % zvyškového austenitu. Ložiská sa následne skúšali na skúšobnom stanovisku na zmeranie parametra L10 zodpovedajúceho trvaniu skúšky vedúcej k 10 % poškodených ložísk. Parameter L10 sa vypočítava pre minimálne 8 skúšobných ložísk pomocou teórie Weibullovej štatistiky.In a second example, a wheel bearing consisting of two rows of tapered bodies was made of steel according to the invention and tested at a radial force Fr = 590 daN, corresponding to an acceleration of 0.6 g and at an axial force Fa = 354 daN. These loads resulted in a radial deformation of 0.14 mm (while normal design rules for this application do not allow deformation greater than 0.04 mm) and the maximum Hertz (Hz) stress calculated without respecting the deformations was Po = 3.4 GPa. The bearing components were subjected to a tempering stage after austenitization at 890 ° C and were subsequently annealed at 230 ° C to obtain a content of approximately 17% residual austenite. The bearings were subsequently tested on a test stand to measure parameter L10 corresponding to the test duration leading to 10% of damaged bearings. The parameter L10 is calculated for at least 8 test bearings using Weibull statistics theory.
·· ···· ·· ·· ·· • · · · e · e ··· • · · · · · ·······················
Q · ···«···· «····· · · ·<»·· ·· ·· ···· ·· ·Q · · «· <<<<<<<<<<<<<<<
Na porovnanie boli vyrobené ložiská z ocele 100Cr6 popúšťanej po austenitizácii pri 835 °C a žíhané pri teplote 170 °C podľa doterajšieho stavu techniky. Tieto ložiská sa skúšali pri rovnakých podmienkach uvedených vyššie.For comparison, bearings were made of 100Cr6 steel tempered after austenitization at 835 ° C and annealed at 170 ° C according to the prior art. These bearings were tested under the same conditions as above.
Čistota vyjadrená v vtrúseninách bola v oboch prípadoch v súlade s vynálezom.The purity expressed in the inclusions was in both cases in accordance with the invention.
Výsledky boli nasledujúce:The results were as follows:
Oceľ podľa vynálezu 100Cr6 % zvyškového austenitu 17 19 16 6Steel according to the invention 100Cr6% residual austenite 17 19 16 6
L10 (v hodinách) 85 109 220 43L10 (in hours) 85 109 220 43
Výsledky dokladajú veľmi podstatné zvýšenie životnosti pochádzajúce z lepšieho únavového správania ocele podľa vynálezu.The results demonstrate a very substantial increase in the service life resulting from the improved fatigue behavior of the steel of the invention.
Naviac môžu byť namerané životnosti porovnávané s výsledkami použitými podľa doterajšieho stavu techniky na konštrukciu ložísk na každé príslušné použitie. Pre bežnú oceľ 100Cr6 platia tieto výsledky iba do úrovne zaťaženia, ktorých výsledné maximálne Hertzove napätia sú menšie ako 3,5 GPa a deformácie menšie ako 50 gm. V tomto príklade životnosť vyhodnotená vopred podľa doterajšieho stavu techniky by bola väčšia ako 80 hodín, čo by mohlo byť považované za dostačujúce. Ale vyššie uvedené skúšky ukazujú, že tieto predpoklady by mohli byť falošné v prípade ocele 100Cr6 podľa doterajšieho stavu techniky, zatiaľ čo sú platné v prípade ocele podľa vynálezu.In addition, the measured lifetimes can be compared with the results used in the prior art to design bearings for each respective application. For conventional 100Cr6 steel, these results only apply to the load level, resulting in maximum Hertz stresses of less than 3.5 GPa and deformations of less than 50 gm. In this example, a prior life evaluated in the prior art would be greater than 80 hours, which could be considered sufficient. However, the above tests show that these assumptions could be false for the prior art 100Cr6 steel while they are valid for the steel of the invention.
Príklad 3Example 3
V treťom príklade sa skúšali na skúšobnom stanovisku valčekové ložiská prevodovky, pričom valčeky mali pomerne malú tuhosť, vzhľadom na malú hrúbku (3,2 mm) a boli vyrobené jednak z ocele podľa vynálezu, jednak z ocele '»· ···· ·· ·· ·· • · · · · · · ·· • · · f · · · ·* · ί φ ί ί / * ί ί ·<»·· ·· ·· ···· ··In the third example, the roller bearings of the gearbox were tested on a test stand, the rollers having a relatively low stiffness due to the small thickness (3.2 mm) and made both of the steel according to the invention and of steel »» · ···· ·· · · · · • · · · · · · · • · f · · · * ί φ ί ί / * ί ί · < »· · · · · · · · ····
100Cr6 pri radiálnom zaťažení 3000 daN, ktoré smeruje k maximálnym Hertzovým napätiam vypočítaným bez rešpektovania deformácií (teda podhodnoteným) 3,8 kPa a v deformácii 55 pm. Oceľ podľa vynálezu mala tvrdosť 61,5 HRc a obsah zvyškového austenitu 12 až 14 %. Oceľ 100Cr6 mala tvrdosť 62 HRc a obsah zvyškového austenitu 5 až 8 %. V oboch prípadoch bola čistota vyjadrená v vtrúseninách podľa vynálezu. Ložiská sa skúšali pri teplote 100 °C pri otáčkach 900 za minútu. Ložiská podľa vynálezu mali životnosť L10 väčšiu ako 150 hodín, zatiaľ čo životnosť L10 ložísk z ocele 100Cr6 bola iba 25 a 60 hodín.100Cr6 at a radial load of 3000 daN, which is directed to a maximum Hertz stress calculated without respecting the deformations (i.e. underestimated) of 3.8 kPa and at a deformation of 55 µm. The steel of the invention had a hardness of 61.5 HRc and a residual austenite content of 12-14%. The 100 Cr6 steel had a hardness of 62 HRc and a residual austenite content of 5-8%. In both cases the purity was expressed in the inclusions of the invention. The bearings were tested at 100 ° C at 900 rpm. The bearings of the invention had an L10 service life of greater than 150 hours, while the L10 service life of 100Cr6 steel bearings was only 25 and 60 hours.
Priemyselná využitelnosťIndustrial Applicability
Zloženie ocele na výrobu valivých ložísk s vyššou životnosťou v porovnaní s ložiskami z ocele podľa doterajšieho stavu techniky.Steel composition for the production of longer-life rolling bearings compared to prior art steel bearings.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9809740A FR2781813B1 (en) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | STEEL FOR THE MANUFACTURE OF A BEARING PART |
PCT/FR1999/001815 WO2000006790A1 (en) | 1998-07-30 | 1999-07-23 | Steel for making a ball bearing part |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK1442001A3 true SK1442001A3 (en) | 2001-10-08 |
Family
ID=9529185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK144-2001A SK1442001A3 (en) | 1998-07-30 | 1999-07-23 | Steel for making a ball bearing part |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1114199B1 (en) |
JP (1) | JP2002521571A (en) |
AT (1) | ATE225866T1 (en) |
BR (1) | BR9912603A (en) |
DE (1) | DE69903457T2 (en) |
ES (1) | ES2185372T3 (en) |
FR (1) | FR2781813B1 (en) |
PL (1) | PL194278B1 (en) |
SK (1) | SK1442001A3 (en) |
TR (1) | TR200100252T2 (en) |
WO (1) | WO2000006790A1 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1321686B1 (en) * | 2001-12-05 | 2007-05-09 | JTEKT Corporation | Antifriction bearing and process for producing outer race for use in antifriction bearing |
JP3959608B2 (en) | 2001-12-05 | 2007-08-15 | 株式会社ジェイテクト | Rolling bearing in which outer ring is used as backup roll of rolling mill, and method for manufacturing outer ring for rolling bearing |
JPWO2003062657A1 (en) * | 2002-01-21 | 2005-05-26 | 日本精工株式会社 | Rolling bearing |
JP4252837B2 (en) * | 2003-04-16 | 2009-04-08 | Jfeスチール株式会社 | Steel material with excellent rolling fatigue life and method for producing the same |
US7435308B2 (en) | 2005-05-27 | 2008-10-14 | Nsk Ltd. | Rolling bearing |
JP4781847B2 (en) * | 2006-02-28 | 2011-09-28 | Jfeスチール株式会社 | Method for producing steel member with excellent rolling fatigue |
WO2009082107A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-02 | Posco | Steel wire rod for bearing steel, manufacturing method of steel wire rod for bearing steel, heat treatment method of steel bearing, steel bearing and soaking method of bearing steel |
CN115261569B (en) * | 2022-08-22 | 2023-10-31 | 大冶特殊钢有限公司 | 60Cr3 steel ball annealing method |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3663314A (en) * | 1970-10-14 | 1972-05-16 | Kaizo Monma | Bearing steel composition |
FR2177214A5 (en) * | 1972-03-24 | 1973-11-02 | Ugine Aciers | |
US4077812A (en) * | 1975-03-25 | 1978-03-07 | Ntn Toyo Bearing Co. Ltd. | Method of working steel machine parts including machining during quench cooling |
GB1512323A (en) * | 1976-03-05 | 1978-06-01 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Process for manufacture of annular products |
JP2726440B2 (en) * | 1988-08-16 | 1998-03-11 | 株式会社神戸製鋼所 | Bearing steel with excellent workability and capable of simplifying or omitting spheroidizing annealing |
JP3556968B2 (en) * | 1994-06-16 | 2004-08-25 | 新日本製鐵株式会社 | High carbon high life bearing steel |
JP3374006B2 (en) * | 1996-05-14 | 2003-02-04 | 川崎製鉄株式会社 | Bearing steel |
JPH09302444A (en) * | 1996-05-14 | 1997-11-25 | Kawasaki Steel Corp | Bearing steel |
-
1998
- 1998-07-30 FR FR9809740A patent/FR2781813B1/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-07-23 AT AT99932960T patent/ATE225866T1/en not_active IP Right Cessation
- 1999-07-23 SK SK144-2001A patent/SK1442001A3/en unknown
- 1999-07-23 EP EP99932960A patent/EP1114199B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-23 BR BR9912603-6A patent/BR9912603A/en not_active IP Right Cessation
- 1999-07-23 DE DE69903457T patent/DE69903457T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-23 ES ES99932960T patent/ES2185372T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-23 PL PL99345796A patent/PL194278B1/en not_active IP Right Cessation
- 1999-07-23 TR TR2001/00252T patent/TR200100252T2/en unknown
- 1999-07-23 WO PCT/FR1999/001815 patent/WO2000006790A1/en active IP Right Grant
- 1999-07-23 JP JP2000562570A patent/JP2002521571A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002521571A (en) | 2002-07-16 |
FR2781813A1 (en) | 2000-02-04 |
WO2000006790A1 (en) | 2000-02-10 |
DE69903457D1 (en) | 2002-11-14 |
EP1114199B1 (en) | 2002-10-09 |
BR9912603A (en) | 2001-10-09 |
TR200100252T2 (en) | 2001-06-21 |
DE69903457T2 (en) | 2003-07-10 |
FR2781813B1 (en) | 2000-09-15 |
PL194278B1 (en) | 2007-05-31 |
ES2185372T3 (en) | 2003-04-16 |
EP1114199A1 (en) | 2001-07-11 |
PL345796A1 (en) | 2002-01-02 |
ATE225866T1 (en) | 2002-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1240362B1 (en) | Low carbon, low chromium carburizing high speed steels | |
US7754029B2 (en) | Steel with excellent delayed fracture resistance and tensile strength of 1801 MPa class or more, and its shaped article | |
CN100439540C (en) | Steel material with excellent rolling fatigue life and method of producing the same | |
EP0933440B1 (en) | Case hardened steel excellent in the prevention of coarsening of particles during carburizing thereof, method of manufacturing the same, and raw shaped material for carburized parts | |
US6403026B1 (en) | Steel and process for the manufacture of a component for bearings | |
KR20020033420A (en) | Stainless steel for a disc brake rotor | |
US20080145264A1 (en) | Mo-V-Ni high temperature steels, articles made therefrom and method of making | |
KR20020083529A (en) | Bearing material | |
US5960250A (en) | Bearing material | |
SK1442001A3 (en) | Steel for making a ball bearing part | |
EP0745695B1 (en) | Bearing part | |
US20140182414A1 (en) | Steel for induction hardening and crankshaft manufactured by using the same | |
EP1574592A1 (en) | Bearing steel excellent in workability and corrosion resistance, method for production thereof, and bearing member and method for manufacture thereof | |
US5531836A (en) | Rolling bearing and method of making same | |
JPH02277764A (en) | Roller bearing | |
JPH0953169A (en) | Carburized and quenched parts for driving shaft coupling and its production | |
JP3713805B2 (en) | Induction hardening steel with excellent cold forgeability and its manufacturing method | |
JP7368697B2 (en) | Steel for carburized gears, carburized gears, and method for manufacturing carburized gears | |
JPH04362123A (en) | Production of bearing steel stock | |
JP2023163968A (en) | Bar steel and carburized component | |
JP2023163967A (en) | Bar steel and carburized component | |
JP2023163969A (en) | Bar steel and carburized component | |
JP2024066396A (en) | Steel for machine structural use and steel machine part excellent in rolling fatigue resistance properties | |
JP2000087191A (en) | High hardness steel for induction hardening excellent in corrosion resistance | |
Steels | Bearing Steels |