JPH03138332A - 長寿命軸受用鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野Ｊ 本発明は、ころ軸受、玉軸受のような転がり軸受に利用
され、転勤疲労寿命特性に優れる軸受用鋼に関するもの
である。

〔従来の技術１ 自動車、産業機械等に用いられている転がり軸受には、
機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼又は高炭素クロム
軸受鋼が使用されており、いずれも転勤疲労寿命が長い
ことが要求される。

これに対し、 ■ｒ特殊ＭＪ　２１　（１９７２）、２．ｐ５２に示さ
れている軸受用鋼。

Ｃ：０．７０〜１．１０重量％ Ｓｉ：１．２０〜１，６０重量％ Ｍｎ：０．５０重量％以下 Ｃｒ　：　１．３０−−１．６０重量％■特公昭５１−
４０８５４号公報に示されている軸受用鋼。

Ｃ：０．１〜１．２重量％ Ｓｉ：０．０５〜１．５重量％ Ｍｎ　：　０．０５〜１．５重量％ Ｃｒ　：　０．９〜２．Ｏ屯ｆｆｉ％ Ｎｂ：０．０４〜０．５重量％ ０：０．００２〜０．ＯＯ７５重量％ ■特開昭５５−４＋、９１０号公報に示されている軸受
鋼、 Ｃ：０．９５〜１．１０重量％ Ｓｉ：０．１５〜０．７０重量％ Ｍｎ：１．１５重量％以下 Ｃｒ　：　０．９０〜１．６０ｆｆｉ咀％ただし。

（０，２１（重量％ＯＩ　１／２−０．００３）（重量
％） ≦Ｓ（重量％） ≦（０，２１（重量％０）Ｉ／２＋０．００７）（重量
％） ■特開昭６０−２０８４５２号公報に示されている軸受
鋼、 Ｃ：０．９〜１．１重量％ Ｓｉ：０．８１〜１．０重量％ Ｍｎ：０．２〜１．２重量％以下 Ｐ：０．０２５重量％以下 Ｓ：０．０２５重量％以下 Ｃｒ　：　１．２５〜１．９０重量％ ０：０．００１５重量％以下 Ｃｒ−３ｉ：０．４重量％以上 などが提案されている。

しかし、耐久寿命はまだ、不十分であるという問題を残
していた。

〔発明が解決しようとする課題１ 本発明は、転勤疲労寿命の優れた軸受用鋼を提案するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点にかんがみでなされたものであり
、発明者らが軸受用鋼の転勤疲労寿命を向上させる目的
で広範な研究を行った結果、Ｃ８Ｓ　ｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｗ、Ｖ、Ｎ　ｉ及び（／ｕを特定範囲に限定することに
より、優れた転動疲労寿命特性を付与できることを見出
し本発明を構成した。

すなわち１本発明は （１）Ｃ：０．６〜１．２重量％ Ｓｉ：０．５０〜２．００重量％ Ｍ　ｎ　＋　０．１５〜２．５０重量％Ｃｒ　：　０．
５０〜３．００重量％ Ｗ：０．００５〜１．ＯＯ重１％ ０：０．００２０重量％以下 を含み、残部Ｆｅ及びその他不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする長寿命軸受用鋼である。

（２）さらに、上記（１）の成分に加えて、Ｖ：０．０
５〜０．５０重量％ Ｎｂ：０．０５〜０．５０重量％ の１種あるいは２種以上を含むことを特徴とする長寿命
軸受用鋼である。

（３）さらに、上記（１）の成分又は（２）の成分に加
えて。

Ｎｉ：０．１〜１．０重量％ Ｃｕ　：　０．０５〜０．５０重量％ の１種あるいは２種を含むことを特徴とする長寿命軸受
用鋼である。

［作用］ 本発明による合金元素成分範囲限定の理由について詳述
する。

Ｃ： 基地に固溶し、マルテンサイトを強化するばか炭化物量
を増大させ、焼戻し後の硬度並びに転勤疲労寿命を向上
させる目的で添加する。０．６重量％未満では焼戻し後
の表面硬度が不十分であり転勤疲労寿命特性も劣化する
。一方、１．２重量％を越えると巨大炭化物が生成し、
転勤疲労寿命を低下させるほか、その消散のために長時
間の拡散焼鈍が必要となり、生産性が低下する。よって
Ｃ量の下限を０．６重量％、上限を１．２重量％とした
。

Ｓ　ｉ　： 鋼の溶製時脱酸剤として作用するほか、基地に固溶し転
勤疲労寿命を向上させる。０．５０重量％未満ではこの
作用は十分でなく、２．００重量％を越えると被削性を
著しく劣化させる。よってＳｉの下限を０．５０重量％
、−１−眼を２゜００重量％とした。

Ｍｎ： 鋼の焼入性を向上させることにより靭性を高め、鋼材の
転勤疲労寿命を向上させる。　０．１５重量％未満では
十分な転勤疲労寿命特性が得られず、２．５０重量％を
越えると被削性を著しく劣化させる。よってＭｎの下限
を０．１５重量％、上限を２．５０重量％とした。

Ｃｒ： 炭化物の球状化を促進させるほか、Ｗと共存させること
により、基地に固溶し、靭性な高めると共に、転勤疲労
寿命を向上させる。この作用は、０．５０ｆｆｉｉ％以
上で顕著になることから０．５０１量％を下限とした、
しかし、３．００重量％を越えて添加しても、著しい効
果は得られず、かえって生産性を劣化させる６よってＣ
ｒの下限を０．５０＠徹％、上限を３．００重量％とし
た。

Ｗ： 硬質で高融点の炭化物を形成し、転勤疲労寿命を向上さ
せる。少なすぎても、また多すぎても十分な転勤疲労特
性が得られず、さらに少なすぎる場合は耐摩耗性を、多
すぎる場合には切削性を劣化させる。よってＷの下限を
０．００５重量％、上限を１．００重量％とした。

０： Ａｒ１．Ｓｉと結合して、硬質の酸化物系介在物を生成
し転勤疲労寿命を劣化させるため、その含有量はできる
だけ少なくする必要がある。よって０の上限を０．００
２５重量％とじた。

Ｖ、Ｎｂ： 硬質で高融点の炭化物を形成し、転勤疲労寿命を向上さ
せる。低コストで、Ｗ添加と同様の効果を得ることがで
きる。しかし、転勤疲労寿命特性がＷ単独添加に比べて
若干劣化することから、許容される範囲でＷと置換する
方が望ましい、その含有成分範囲は、■を０．０５〜０
．５重量％、Ｎｂを０．０５〜０．５０重量％とじ、そ
の１種ないし２種以上の組合わせとした。

Ｎｉ、Ｃｕ： 焼戻しによる基地の軟化を抑制し焼戻し後の硬度の低下
を抑制させる目的で添加する。しかし、Ｎｉが多ずぎる
場合には残留γを多量に生成し、焼戻し後の硬度を低下
させ、Ｃｕが多すぎる場合には、鍛造性を低下させる。

よってＮｉの下限を０、１重１％、上限を１．０重量％
、Ｃｕの下限を０．０５東量％、上限を０．５０市鷹％
とした。

［実施例］ 第１表に示す化学成分を有する鋼を、転炉で溶製し、連
続鋳造によって製造した。

その後１２４０℃Ｘ３０ｈｒの拡散焼鈍を施し、６５ｍ
ｍφ捧鋼に圧延した。

次いで球状化焼鈍処理後に試験片の形状に加工し、５Ｕ
Ｊ２　（ｊｌＱｌ配材：Ａ）は８４５℃で焼入後１８０
℃、２３０℃Ｘ１ｈｒで焼戻しを行い、他の成分系につ
いては焼入温度により表面硬度がＨＲｃ＝　６４〜６７
になるよう処理を行い、その後焼戻し温度により試験片
の表面硬度がＨＲＣ：６１〜６２になるよう調整した。

転勤疲労寿命試験にはスラスト型転勤疲労寿命試験機を
用い、それぞれ２０回の試験を行った。

このとき試験片の表面粗度は全て０．２３とした。

試験結果はワイブル分布に従うものと仮定して確率紙上
にまとめ、Ｌｌｏ（累積破損確率が１０％の時の、剥離
までの応力負荷回数）により５ＵＪ２材（試験片Ｎｏ、
ｌ）の寿命を１として評価を行った。

結果を第２表に示す。

試験片Ｎｏ、２、Ｎｏ、９．Ｎｏ、Ｉ　Ｏ及びＮｏ、１
１はそれぞれＣ，Ｃｒ並びにＷ含有量がそれぞれ本発明
の範囲を外れており、転勤疲労寿命特性はＪＩＳ規格に
おける高炭素クロム軸受用鋼：５ＵＪ２と同等あるいは
それ以下である。

一方、本発明における第１発明鋼（試験片Ｎｏ。

３．４．５．６．７．８）、第２発明鋼（試験片Ｎｏ、
１２．１３．１４．１５）　、第３発明鋼〔試験片Ｎｏ
、１６．１７．１８）の転勤疲労寿命特性は、ＪＩＳ規
格における高炭素クロム軸受用鋼＝ＳＵＪ２に比べ、３
．５〜５倍優れている。

〔発明の効果〕

本発明によれば優れた転勤疲労寿命を有する軸受用鋼が
得られる０本発明鋼の熱処理は通常の５ＵＪ２．５ＵＪ
３と同様に行うことができ、焼入れ、焼戻硬度も遜色な
く、製品上何ら問題はない。炭化物が多く、それらが高
温度でも安定であることから、耐摩耗性が極めて良好で
、面圧が高い転がり軸受にもその適用が期待される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｃ：０．６〜１．２重量％ Ｓｉ：０．５０〜２．００重量％ Ｍｎ：０．１５〜２．５０重量％ Ｃｒ：０．５０〜３．００重量％ Ｗ：０．００５〜１．００重量％ Ｏ：０．００２０重量％以下 を含み、残部Ｆｅ及びその他不可避的不純物からなるこ
   とを特徴とする長寿命軸受用鋼。２　さらに、 Ｖ：０．０５〜０．５０重量％ Ｎｂ：０．０５〜０．５０重量％ の１種あるいは２種以上を含むことを特徴とする請求項
   １記載の長寿命軸受用鋼。 ３　さらに、 Ｎｉ：０．１〜１．０重量％ Ｃｕ：０．０５〜０．５０重量％ の１種あるいは２種を含むことを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の長寿命軸受用鋼。