JPH03199340A - 高周波焼入部品 - 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） この発明は高周波焼入して使用する転がり軸受、ボール
ネジ等の部品に関するものである。

（従来の技術） 最近、高周波焼入された軸受部品の使用が多くなってき
ている。軸受部品として使用される素材は、熱処理後、
表面硬度ＨＲＣ５８〜６４の高硬度を持つことが必須で
、高周波焼入によってＨＲＣ５８以上の硬さを得るは、
炭素含有量として０．４％以上が必要である。しかしな
がら、従来の機械構造用炭素鋼等を使用して高周波焼入
された軸受部品の転勤寿命は、従来の５ＵＪ２等の軸受
鋼或いは浸炭鋼を使用する軸受部品に較べて充分と云え
ないのが現状である。これは、鋼の熱処理工程に於いて
、合金元素の多い程、焼入性が良く硬化深さは得られ易
いが、炭素の固溶化に対して時間が必要であり、高周波
焼入の如き短時間加熱では、高硬度が得られにくいから
である。その為、ＳＣＭ４４５などの合金鋼では調質、
焼串などの前処理が必要となっている。また、より高温
に加熱する方法もあるが、その場合組織の粗大化が生じ
る。従って、高周波焼入材では合金元素量を増すことは
、高硬度を得る点ではマイナスの作用をもたらす。また
、軸受部品の転勤寿命は高硬度であること以外に、焼入
の際の冷却速度が重要な因子であることが最近明らかに
されている。即ち、冷却速度を小さくすることにより、
マルテンサイトの亀裂敏感性が小さくなり、転勤寿命が
向上する。言い換えれば焼入性の良い鋼を時間をかけて
焼入することが長寿命へつながるのである。

以上の点から考察するに、従来の高周波焼入軸受部品は
、高周波加熱と云う短時間加熱の為、合金元素の拡散が
充分に行なわれないこと及び冷却速度が大きいことが高
硬度が得られない原因であると推考される。

（発明によ２て解決せんとする課題） この発明は、前述した高周波焼入材の寿命向上を考慮し
て、焼入性に寄与し、かつ、炭素との親和力（炭素と結
びついて炭化物を形成し易い力）の小さい元素の活用に
よって、長寿命な高周波焼入部品を提供せんとするもの
である。

（課題を解決するための手段） この発明は、重量比にしてＣ０，５〜０．７％、Ｓｉ　
　０．５〜１．２％、Ｍｎ　　０．５〜１゜５％及び残
部鉄を含み酸素含有量を１３ｐｐｍ以下とした素材から
成り、その素材によって形成された製品を高周波焼入後
、焼戻して残留オーステナイト１５量％以下、硬度１（
ＲＣ５８以上の高周波焼入部品に関する。

（実施例及び作用） この発明の転がり軸受、ボールネジ等の高周波焼入部品
の組成範囲を前記の範囲に限定した理由は次の通りであ
る。

高周波焼入は短時間加熱なので、加熱前、炭化物として
存在する合金元素が加熱によりすばやく炭素から離れて
マトリックス（オーステナイト相）に拡散固溶し、焼入
性に寄与しなければならない。

そこで、同一含有量で比較すれば、−殻内な合金元素例
えばＭｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｓ　ｉ、Ｎｉの中では、Ｍｎが
最も焼入性への寄与率が高く、以下Ｍｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、
Ｎｉの順に低下する。また、炭素との親和力は、Ｍｏ、
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉの順になっている。

先願の特開昭５９−１２９７５２ではＭｎ量に注目して
長寿命高周波焼入材を発明したが、その後Ｓｉ量につい
て鋭意研究した結果、転勤疲労寿命に対しＳｉ量に適量
があることをつきとめ、本発明に至ったものである。Ｓ
ｉ量は５ＵＰ６．５ＵＰ７などのばね鋼に１．５０〜２
．２０量程度含まれているが、転勤疲労寿命は軸受鋼や
浸炭鋼に比べて充分とは云えなかった。本発明の過程で
Ｓｉ量を広く変化させ、転勤疲労寿命試験を行なったと
ころ第１図の如＜Ｓｉ０．５〜１．２％の所に寿命のピ
ークがあることが判明した。そして、その場合の寿命は
ずぶ焼入された軸受鋼の寿命と同等である。長寿命の原
因としては、上述の如く、Ｓｉが炭素との親和力が低く
、高周波誘導による短時間で炭素のオーステナイトへの
溶は込みを容易とすることの他に、Ｓｉ量添加による耐
焼戻抵抗性の向上が挙げられる。耐焼戻性の向上は硬度
低下なしに十分なる焼戻をすることを可能にし、亀裂敏
感値の改善による寿命向上が期待出来る。

Ｓｉ量が１．２％を超えると寿命が低下する原因として
は、Ｓｉ量が多過ぎると炭素と炭化物を作る量が増加す
るので、同一加熱温度に対してオーステナイトへの炭素
固溶量が減少し、好ましくないのであろう。この場合加
熱時間を増せば炭素の固溶量は増えるが、同時にミクロ
組織の粗大化を招き望ましくない。

Ｍｎは鋼の焼入性を上げるのに効果のある元素であり、
炭素との親和力が小さいので、高周波焼入用材としては
好ましい元素である。製品の肉厚に応じて必要量添加す
ることが必要で、その値の実用的な範囲は０．５〜１．
５％である。

なおＣ’ｒは炭化物を形成し易い元素であるので多く含
むことは好ましくないが、０．５％以下であれば実害は
ない。

炭素は硬さを高くするには必須の成分で、例えば高周波
焼入部品分な焼戻を行なった場合の硬さを）（ＲＣ５８
以上にするには、０．５％以上が必要である。一方、Ｃ
が０．７％を超えれば、高周波焼入の様に短時間加熱、
水冷の工程をとる場合、オーステナイトに溶は込む炭素
量の調整がし難く（加熱温度が高くなると、オーステナ
イト中の炭素量が増える）、０．７％を超える炭素が溶
は込んだ場合には、焼割れの危険性が大となる。

鋼の清浄度の向上した昨今、転勤寿命に及ぼす残留オー
ステナイトの効果は薄れてきているが、軸受鋼に比べて
高周波焼入材の如く炭素含有量の低いものは、製鋼上介
在物の根源である酸素含有量を低下させることは難しい
６従って、残留オーステナイトの影響は依然残る。

第１図でかっこ内に示した如く、残留オーステナイト量
は本発明の範囲内である５ｉｊｉ０．５〜１．２％の時
８％以上になっており、本発明においては残留オーステ
ナイトが多い稈長寿命になっている。しかし残留オース
テナイト量が１５％を超えると寿命低下が推定されるの
で上限値を１５％とする。

酸素含有量の低減は非金属介在物を低下させ、転勤寿命
及び割れ疲労強度を向上させるのに必須であり、その効
果は１３ｐｐｍ以下で安定して現れるので、上限を１３
ｐｐｍとする。

（発明の効果） 叙述説明から理解されたように、本発明によれば短時間
処理である高周波加熱時に、炭素の固溶化が不充分とな
るのを炭素との親和力の低いＭｎ及びＳｉを所記の範囲
内で選択使用することにより、炭素のオーステナイトへ
の短時間内での溶は込みを容易として硬度をＨＲＣ５８
以上にずぶ焼入された軸受鋼の転勤寿命と同等である転
勤寿命を保有せしめると共に、残留オーステナイト量及
び酸素含有量を描記範囲内に調整することによって転勤
寿命の低下を防止し、併せて割れ疲労強度の向上に役立
つ・・・等の効果が得られ、これらの効果の故に本発明
部品は転がり軸受軌道体はもとより、ボールネジ等に用
いて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に於けるＳｉ含有量及び残留オーステナ
イト量の１０％転動寿命に及ぼす影響を０．６％Ｇ、０
．８％Ｍｎ鋼について行なった結果を示す特性グラフで
ある。 一以上一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、重量比にしてＣ０．５〜０．７％、Ｓｉ０．５〜１
   ．２％、Ｍｎ０．５〜１．５％及び残部鉄を含み酸素含
   有量を１３ｐｐｍ以下とした素材から成り、その素材に
   よって形成された製品を高周波焼入し、焼戻して残留オ
   ーステナイト量１５％以下、かつ硬度をＨＲＣ５８以上
   とした高周波焼入部品。