JP2000297345A - 浸炭軸受用鋼 - Google Patents
浸炭軸受用鋼Info
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- JP2000297345A JP2000297345A JP11106778A JP10677899A JP2000297345A JP 2000297345 A JP2000297345 A JP 2000297345A JP 11106778 A JP11106778 A JP 11106778A JP 10677899 A JP10677899 A JP 10677899A JP 2000297345 A JP2000297345 A JP 2000297345A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】疲労寿命のばらつきが少なく、高い転動疲労強
度を持つ浸炭軸受用鋼を提供することを目的とする。 【解決手段】浸炭軸受用鋼の化学組成を、重量％でＣ：
０．１〜０．４％，Ｓｉ：０．４〜３．０％，Ｍｎ：
０．３〜１．５％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３
％，Ｎｉ：０．２５〜３．５％，Ｃｒ：０．３〜５．０
％，Ａｌ：０．００５〜０．０５０％，Ｔｉ：≦０．０
０３％，Ｏ：≦０．００１５％，Ｎ：≦０．０２５％，
残部が実質上Ｆｅから成る合金組成となし且つ長さが
０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの存在量が１０
−３個／ｍｍ３以下となるようにする。
度を持つ浸炭軸受用鋼を提供することを目的とする。 【解決手段】浸炭軸受用鋼の化学組成を、重量％でＣ：
０．１〜０．４％，Ｓｉ：０．４〜３．０％，Ｍｎ：
０．３〜１．５％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３
％，Ｎｉ：０．２５〜３．５％，Ｃｒ：０．３〜５．０
％，Ａｌ：０．００５〜０．０５０％，Ｔｉ：≦０．０
０３％，Ｏ：≦０．００１５％，Ｎ：≦０．０２５％，
残部が実質上Ｆｅから成る合金組成となし且つ長さが
０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの存在量が１０
−３個／ｍｍ３以下となるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は耐摩耗性と面疲労
強度及び転動寿命に優れた軸受を得ることのできる浸炭
軸受用鋼に関する。
強度及び転動寿命に優れた軸受を得ることのできる浸炭
軸受用鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
浸炭軸受用鋼としてＪＩＳ ＳＣｒ４２０，ＳＣＭ４２
０に代表される肌焼鋼が用いられて来た。しかしながら
近年軸受の長寿命化の要求がますます高まっており、か
かる状況の下で転動疲労強度を向上させた浸炭軸受用鋼
が種々提案されている。
浸炭軸受用鋼としてＪＩＳ ＳＣｒ４２０，ＳＣＭ４２
０に代表される肌焼鋼が用いられて来た。しかしながら
近年軸受の長寿命化の要求がますます高まっており、か
かる状況の下で転動疲労強度を向上させた浸炭軸受用鋼
が種々提案されている。
【０００３】鋼の転動疲労強度を向上させるための手段
として従来より鋼中の酸素含有量を低減したり、或いは
ＳｉやＣｒ等の合金元素を添加することが有望視され、
検討されている。またその他にもＣｕ，Ｓｂ等を始めと
する種々の合金元素を添加することも効果があるとの報
告もなされている。
として従来より鋼中の酸素含有量を低減したり、或いは
ＳｉやＣｒ等の合金元素を添加することが有望視され、
検討されている。またその他にもＣｕ，Ｓｂ等を始めと
する種々の合金元素を添加することも効果があるとの報
告もなされている。
【０００４】しかしながらこれら合金元素の添加や増量
は疲労強度の向上に効果があるものの極端に低い疲労強
度を示すものがあってばらつきが大きく、そのため平均
寿命があまり向上しないのが実状である。また極端に低
い強度を示すものがあることから信頼性の点においても
問題があり、そこで寿命のばらつきが少なく、安定して
長寿命の得られる浸炭軸受用鋼が求められていた。
は疲労強度の向上に効果があるものの極端に低い疲労強
度を示すものがあってばらつきが大きく、そのため平均
寿命があまり向上しないのが実状である。また極端に低
い強度を示すものがあることから信頼性の点においても
問題があり、そこで寿命のばらつきが少なく、安定して
長寿命の得られる浸炭軸受用鋼が求められていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような事情
を背景としてなされたものでその目的とするところは、
寿命のばらつきが少なく、高い転動寿命特性を有する浸
炭軸受用鋼を提供することにある。而してこの目的を達
成するための請求項１の浸炭軸受用鋼は、重量％でＣ：
０．１〜０．４％，Ｓｉ：０．４〜３．０％，Ｍｎ：
０．３〜１．５％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３
％，Ｎｉ：０．２５〜３．５％，Ｃｒ：０．３〜５．０
％，Ａｌ：０．００５〜０．０５０％，Ｔｉ：≦０．０
０３％，Ｏ：≦０．００１５％，Ｎ：≦０．０２５％，
残部が実質上Ｆｅから成る合金組成を有し且つ長さが
０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの存在量が１０
−３個／ｍｍ３以下であることを特徴とする。
を背景としてなされたものでその目的とするところは、
寿命のばらつきが少なく、高い転動寿命特性を有する浸
炭軸受用鋼を提供することにある。而してこの目的を達
成するための請求項１の浸炭軸受用鋼は、重量％でＣ：
０．１〜０．４％，Ｓｉ：０．４〜３．０％，Ｍｎ：
０．３〜１．５％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３
％，Ｎｉ：０．２５〜３．５％，Ｃｒ：０．３〜５．０
％，Ａｌ：０．００５〜０．０５０％，Ｔｉ：≦０．０
０３％，Ｏ：≦０．００１５％，Ｎ：≦０．０２５％，
残部が実質上Ｆｅから成る合金組成を有し且つ長さが
０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの存在量が１０
−３個／ｍｍ３以下であることを特徴とする。
【０００６】請求項２のものは、重量％でＣ：０．１〜
０．４％，Ｓｉ：０．４〜３．０％，Ｍｎ：０．３〜
１．５％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３％，Ｎ
ｉ：０．２５〜３．５％，Ｃｒ：０．３〜５．０％，Ａ
ｌ：０．００５〜０．０５０％，Ｔｉ：≦０．００３
％，Ｏ：≦０．００１５％，Ｎ：≦０．０２５％であっ
てＭｏ，Ｖ，Ｎｂの何れか１種又は２種以上をＭｏ：
０．０３〜２．５％，Ｖ：０．０５〜１．０％，Ｎｂ：
≦０．１％の範囲で含有し、残部が実質上Ｆｅから成る
合金組成を有し且つ長さが０．５ｍｍ以上のアルミナク
ラスターの存在量が１０ −３個／ｍｍ３以下であること
を特徴とする。
０．４％，Ｓｉ：０．４〜３．０％，Ｍｎ：０．３〜
１．５％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３％，Ｎ
ｉ：０．２５〜３．５％，Ｃｒ：０．３〜５．０％，Ａ
ｌ：０．００５〜０．０５０％，Ｔｉ：≦０．００３
％，Ｏ：≦０．００１５％，Ｎ：≦０．０２５％であっ
てＭｏ，Ｖ，Ｎｂの何れか１種又は２種以上をＭｏ：
０．０３〜２．５％，Ｖ：０．０５〜１．０％，Ｎｂ：
≦０．１％の範囲で含有し、残部が実質上Ｆｅから成る
合金組成を有し且つ長さが０．５ｍｍ以上のアルミナク
ラスターの存在量が１０ −３個／ｍｍ３以下であること
を特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明者は、転動疲労寿命を向上させるための
種々の合金元素の組合せについて検討した結果、Ｓｉと
Ｎｉを複合添加することと併せて破壊起点となるアルミ
ナクラスターを一定以下に規制することで、特に短寿命
で軸受が破損する現象を抑制でき、これにより寿命のば
らつきを小さくし得て、平均寿命を効果的に高め得るこ
とを知得し、本発明を完成させた。また併せてＭｏ，
Ｖ，Ｎｂの何れか１種又は２種以上を添加することで軸
受の平均寿命を更に効果的に高め得ることを知得した。
種々の合金元素の組合せについて検討した結果、Ｓｉと
Ｎｉを複合添加することと併せて破壊起点となるアルミ
ナクラスターを一定以下に規制することで、特に短寿命
で軸受が破損する現象を抑制でき、これにより寿命のば
らつきを小さくし得て、平均寿命を効果的に高め得るこ
とを知得し、本発明を完成させた。また併せてＭｏ，
Ｖ，Ｎｂの何れか１種又は２種以上を添加することで軸
受の平均寿命を更に効果的に高め得ることを知得した。
【０００８】次に本発明における各化学成分の限定理由
について詳述する。 Ｃ：０．１〜０．４％ Ｃは軸受として必要な強度を得るとともに浸炭処理後に
十分な表面硬さを確保する上で０．１％以上必要であ
る。但し０．４％を超えると靭性並びに被削性が低下す
るので０．１〜０．４％の範囲とする。
について詳述する。 Ｃ：０．１〜０．４％ Ｃは軸受として必要な強度を得るとともに浸炭処理後に
十分な表面硬さを確保する上で０．１％以上必要であ
る。但し０．４％を超えると靭性並びに被削性が低下す
るので０．１〜０．４％の範囲とする。
【０００９】Ｓｉ：０．４〜３．０％ Ｓｉは焼入れマルテンサイト組織を緻密なものとし、鋼
の靭性や耐疲労特性を向上させる上で有効である。但し
０．４％より少ないとそうした効果が得られないので
０．４％以上含有させる。一方３．０％を超えると靭性
並びに加工性が劣化するので上限を３．０％とする。
の靭性や耐疲労特性を向上させる上で有効である。但し
０．４％より少ないとそうした効果が得られないので
０．４％以上含有させる。一方３．０％を超えると靭性
並びに加工性が劣化するので上限を３．０％とする。
【００１０】Ｍｎ：０．３〜１．５％ Ｍｎは鋼の溶製時における脱酸並びに脱硫元素として作
用するとともに、鋼の焼入れ性を高める上で有効な元素
であり、そのために本発明では０．３％以上含有させ
る。但し１．５％を超えると加工性並びに被削性が劣化
するので上限を１．５％とする。
用するとともに、鋼の焼入れ性を高める上で有効な元素
であり、そのために本発明では０．３％以上含有させ
る。但し１．５％を超えると加工性並びに被削性が劣化
するので上限を１．５％とする。
【００１１】Ｐ：≦０．０３％ Ｓ：≦０．０３％ Ｐ，Ｓは軸受の強度劣化の原因となる。そこで本発明で
はＰ，Ｓをそれぞれ０．０３％以下に規制する。
はＰ，Ｓをそれぞれ０．０３％以下に規制する。
【００１２】Ｎｉ：０．２５〜３．５％ Ｎｉは鋼の焼入れ性及び焼入れ・焼戻し後の靭性を向上
させるのに有効な元素であり、そのために本発明では
０．２５％以上含有させる。但し３．５％を超えると鋼
の靭性及び加工性を低下させるので上限を３．５％とす
る。
させるのに有効な元素であり、そのために本発明では
０．２５％以上含有させる。但し３．５％を超えると鋼
の靭性及び加工性を低下させるので上限を３．５％とす
る。
【００１３】Ｃｒ：０．３〜５．０％ Ｃｒは鋼の焼入れ性及び焼入れ・焼戻し後の強度並びに
靭性を向上させるのに有効な元素で、そのために本発明
では０．３％以上含有させる。但し５．０％より多く含
有させると焼入れ性及び被削性を害するので上限を５．
０％とする。
靭性を向上させるのに有効な元素で、そのために本発明
では０．３％以上含有させる。但し５．０％より多く含
有させると焼入れ性及び被削性を害するので上限を５．
０％とする。
【００１４】Ａｌ：０．００５〜０．０５０％ ＡｌはＡｌＮとなって結晶粒を微細化する効果があり、
そのため本発明ではＡｌを０．００５％以上含有させ
る。但し０．０５０％を超えて多量に含有させると鋼の
清浄度が低下するとともに結晶粒の粗大化防止効果が却
って低下するため、上限を０．０５０％とする。
そのため本発明ではＡｌを０．００５％以上含有させ
る。但し０．０５０％を超えて多量に含有させると鋼の
清浄度が低下するとともに結晶粒の粗大化防止効果が却
って低下するため、上限を０．０５０％とする。
【００１５】Ｎ：≦０．０２５％ ＮはＡｌと結合してＡｌＮを生成し結晶粒を微細化する
働きをする。但し多量に含有させると却って鋼の強度を
劣化させる。そこで本発明ではＮの含有量の上限を０．
０２５％とする。より望ましい範囲は０．０１〜０．０
２％である。
働きをする。但し多量に含有させると却って鋼の強度を
劣化させる。そこで本発明ではＮの含有量の上限を０．
０２５％とする。より望ましい範囲は０．０１〜０．０
２％である。
【００１６】Ｔｉ：≦０．００３％ Ｔｉは硬質析出物ＴｉＮを生成して転動疲労破壊の破壊
起点となり、疲労寿命低下の原因となる。そこで本発明
ではＴｉの含有量を０．００３％以下に規制する。
起点となり、疲労寿命低下の原因となる。そこで本発明
ではＴｉの含有量を０．００３％以下に規制する。
【００１７】Ｏ：≦０．００１５％ Ｏは鋼の清浄度を低下させ、疲労寿命を劣化させる原因
となる。そこで本発明ではＯの含有量を０．００１５％
以下に規制する。
となる。そこで本発明ではＯの含有量を０．００１５％
以下に規制する。
【００１８】Ｍｏ：０．０３〜２．５％ Ｍｏは鋼の強度を向上させる上で有用な元素であり、そ
こで本発明では選択元素として添加する際に０．０３％
以上含有させる。但し２．５％より多く含有させると焼
入れ性が低下すると同時に被削性も劣化するので上限を
２．５％とする。
こで本発明では選択元素として添加する際に０．０３％
以上含有させる。但し２．５％より多く含有させると焼
入れ性が低下すると同時に被削性も劣化するので上限を
２．５％とする。
【００１９】Ｖ ：０．０５〜１．０％ Ｎｂ：≦０．１％ Ｖ，Ｎｂは結晶粒の微細化に寄与する元素であるが、含
有量が多過ぎると結晶粒微細化効果が小さくなるため、
これらを選択元素として添加する際にＶについては０．
０５〜１．０％，Ｎｂについては０．１％以下の範囲で
含有させる。
有量が多過ぎると結晶粒微細化効果が小さくなるため、
これらを選択元素として添加する際にＶについては０．
０５〜１．０％，Ｎｂについては０．１％以下の範囲で
含有させる。
【００２０】長さが０．５ｍｍ以上のアルミナクラスタ
ーの存在量が１０−３個／ｍｍ３以下アルミナクラスタ
ーは疲労破壊の破壊起点となって疲労寿命のばらつき及
び平均寿命を低下させる原因となる。本発明者はこのア
ルミナクラスターの大きさ及び存在量について研究した
結果、長さが０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの存
在量を１０−３個／ｍｍ３以下に規制することにより短
寿命で破壊する現象を効果的に抑制して寿命のばらつき
を抑え、また平均寿命を向上させ得ることを知得した。
ーの存在量が１０−３個／ｍｍ３以下アルミナクラスタ
ーは疲労破壊の破壊起点となって疲労寿命のばらつき及
び平均寿命を低下させる原因となる。本発明者はこのア
ルミナクラスターの大きさ及び存在量について研究した
結果、長さが０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの存
在量を１０−３個／ｍｍ３以下に規制することにより短
寿命で破壊する現象を効果的に抑制して寿命のばらつき
を抑え、また平均寿命を向上させ得ることを知得した。
【００２１】
【実施例】次に本発明の実施例を以下に詳述する。表１
に示す化学組成の浸炭軸受用鋼を溶製し、熱間圧延を行
って試験用の素材を得た。この素材から１００ｍｍ×８
０ｍｍ×１０ｍｍの試験片を削り出し、周波数５０ＭＨ
ｚの超音波を用いた全没水浸探傷を行い、深さ０．４ｍ
ｍまでの領域のアルミナクラスターの粒度分布を測定し
た。
に示す化学組成の浸炭軸受用鋼を溶製し、熱間圧延を行
って試験用の素材を得た。この素材から１００ｍｍ×８
０ｍｍ×１０ｍｍの試験片を削り出し、周波数５０ＭＨ
ｚの超音波を用いた全没水浸探傷を行い、深さ０．４ｍ
ｍまでの領域のアルミナクラスターの粒度分布を測定し
た。
【００２２】
【表１】
【００２３】別に同じ素材から試験部直径１２ｍｍのラ
ジアル型転動疲労試験片を削り出し、図１に示す条件で
浸炭焼入れ・焼戻し処理を施した。但し実施例８のみは
浸炭温度１０５０℃とした。また焼戻し温度は、焼戻し
後の硬さがＨＲＣで約６２となるように図１の範囲内で
調整した。
ジアル型転動疲労試験片を削り出し、図１に示す条件で
浸炭焼入れ・焼戻し処理を施した。但し実施例８のみは
浸炭温度１０５０℃とした。また焼戻し温度は、焼戻し
後の硬さがＨＲＣで約６２となるように図１の範囲内で
調整した。
【００２４】その後機械加工によって表面研磨を行い、
転動疲労試験に供した。ここで転動疲労試験は、ラジア
ル型転動疲労試験機によりＳＵＪ２製ボールを用いて、
面圧５８８０ＭＰａ，試験温度室温の条件の下で行っ
た。表２に長さ０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの
単位体積当りの存在量及び転動疲労試験の結果を示して
いる。
転動疲労試験に供した。ここで転動疲労試験は、ラジア
ル型転動疲労試験機によりＳＵＪ２製ボールを用いて、
面圧５８８０ＭＰａ，試験温度室温の条件の下で行っ
た。表２に長さ０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの
単位体積当りの存在量及び転動疲労試験の結果を示して
いる。
【００２５】
【表２】
【００２６】表２の結果から、ＳｉとＮｉを複合添加し
且つ０．５ｍｍ以上の長さのアルミナクラスターの存在
量を１０−３／ｍｍ３以下に規制して成る本発明例の場
合、Ｓｉ，Ｎｉ及びアルミナクラスターの存在量が本発
明の条件を満たしていない比較例に比べて、転動寿命の
累積破損確率１０％寿命（Ｌ１０），同５０％寿命（Ｌ
５０）ともに良好であること、また特にＭｏ，Ｖ，Ｎｂ
を更に添加して成る発明例８，１１，１２，１３の場
合、それらＬ１０，Ｌ５０が著しく向上していることが
分かる。
且つ０．５ｍｍ以上の長さのアルミナクラスターの存在
量を１０−３／ｍｍ３以下に規制して成る本発明例の場
合、Ｓｉ，Ｎｉ及びアルミナクラスターの存在量が本発
明の条件を満たしていない比較例に比べて、転動寿命の
累積破損確率１０％寿命（Ｌ１０），同５０％寿命（Ｌ
５０）ともに良好であること、また特にＭｏ，Ｖ，Ｎｂ
を更に添加して成る発明例８，１１，１２，１３の場
合、それらＬ１０，Ｌ５０が著しく向上していることが
分かる。
【００２７】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【００２８】
【発明の効果】上記のように本発明によれば疲労寿命の
ばらつきが小さく、高い転動疲労強度を持つ浸炭軸受用
鋼を得ることができる。
ばらつきが小さく、高い転動疲労強度を持つ浸炭軸受用
鋼を得ることができる。
【図１】本発明の実施例及び比較例の浸炭焼入れ・焼戻
し熱処理の処理条件を示す図である。
し熱処理の処理条件を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】重量％で Ｃ ：０．１〜０．４％ Ｓｉ：０．４〜３．０％ Ｍｎ：０．３〜１．５％ Ｐ ：≦０．０３％ Ｓ ：≦０．０３％ Ｎｉ：０．２５〜３．５％ Ｃｒ：０．３〜５．０％ Ａｌ：０．００５〜０．０５０％ Ｔｉ：≦０．００３％ Ｏ ：≦０．００１５％ Ｎ ：≦０．０２５％ 残部が実質上Ｆｅから成る合金組成を有し且つ長さが
０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの存在量が１０
−３個／ｍｍ３以下であることを特徴とする浸炭軸受用
鋼。 - 【請求項２】重量％で Ｃ ：０．１〜０．４％ Ｓｉ：０．４〜３．０％ Ｍｎ：０．３〜１．５％ Ｐ ：≦０．０３％ Ｓ ：≦０．０３％ Ｎｉ：０．２５〜３．５％ Ｃｒ：０．３〜５．０％ Ａｌ：０．００５〜０．０５０％ Ｔｉ：≦０．００３％ Ｏ ：≦０．００１５％ Ｎ ：≦０．０２５％ であってＭｏ，Ｖ，Ｎｂの何れか１種又は２種以上を Ｍｏ：０．０３〜２．５％ Ｖ ：０．０５〜１．０％ Ｎｂ：≦０．１％ の範囲で含有し、残部が実質上Ｆｅから成る合金組成を
有し且つ長さが０．５ｍｍ以上のアルミナクラスターの
存在量が１０−３個／ｍｍ３以下であることを特徴とす
る浸炭軸受用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106778A JP2000297345A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 浸炭軸受用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106778A JP2000297345A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 浸炭軸受用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000297345A true JP2000297345A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14442375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11106778A Withdrawn JP2000297345A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 浸炭軸受用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000297345A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1574592A4 (en) * | 2002-12-12 | 2008-09-17 | Nippon Steel Corp | BEARING STAIN WITH EXCELLENT WORKABILITY AND CORROSION RESISTANCE, MANUFACTURING METHOD AND STORAGE ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| JP2010196107A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| EP2615190A4 (en) * | 2010-09-08 | 2015-04-22 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | BEARING STOCK WITH EXCELLENT CORROSION RESISTANCE, BEARING PARTS AND PRECISION MACHINE COMPONENTS |
| CN109097682A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-12-28 | 盐城市联鑫钢铁有限公司 | 一种高强度耐火钢筋及其制备方法 |
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-
1999
- 1999-04-14 JP JP11106778A patent/JP2000297345A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
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