JPH048497B2 - - Google Patents
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- JPH048497B2 JPH048497B2 JP59020200A JP2020084A JPH048497B2 JP H048497 B2 JPH048497 B2 JP H048497B2 JP 59020200 A JP59020200 A JP 59020200A JP 2020084 A JP2020084 A JP 2020084A JP H048497 B2 JPH048497 B2 JP H048497B2
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- steels
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Description
本発明は転がり軸受、シヤフトや、歯車などの
動力伝達機械部品に用いられる耐久寿命、衝撃疲
労およびフレツチング・フアテイーグ性に優れた
高周波焼入用鋼に関するものである。 近年、自動車の軽量化、低コスト化が進むにつ
れて、熱処理作業も従来の重油による加熱から数
秒で所定の温度まで加熱できる高周波加熱に変わ
りつつあり、従来の高炭素クロム軸受鋼SUJ2で
は焼入性が不足するとともに焼割れや歪が発生す
るなどの問題があつた。 また、軸受用部材もローラベアリングからボー
ルベアリングへ、また外輪および内輪を省略した
ユニツト型ベアリングが用いられるようになり、
従来のSUJ2では強度が不足するとともに高面圧
下での衝撃疲労が低いという問題が発生してき
た。 かかる背景にともなつて、転がり軸受や、歯車
などの動力伝達機械部品にはますますその要求が
厳しくなり、耐久寿命のみならず焼入性、衝撃疲
労およびフレツチング・フアーテイーグ性に優れ
た高周波焼入鋼の開発が要望されていた。 このような要求に対して、従来SAE1050，
1566，0.5C−1.5Mn−0.3Cr鋼、0.6C−0.8Mn−
0.8Cr鋼などが提案され一部実用に供している。 これらの鋼はいずれもSUJ2に対してＣ量を下
げるととも0.8〜1.50％のMnを含有することによ
り、高周波焼入が可能であり、焼もどし硬さHR
C60以上を満足するものであるが、焼入れ硬化深
さが浅く、耐久寿命が短く、またフレツチング・
フアテイーグ性についても不満足であつた。 本発明はかかる従来鋼の欠点に鑑みてなしたも
ので、本発明者等が種々研究を重ねた結果、高炭
素クロム鋼であるSUJ2以上の耐久寿命を得るに
は高周波焼入れ、160℃焼もどしにおいて、HR
C60以上の硬さと、その硬化深さ２〜４mmを確保
することが必要であることを見い出し、このため
にはマトリツクスのＣ量は0.6％程度が最適であ
ること、またSiが衝撃被労を向上させる元素であ
り、30×103Kgｆcm以上の衝撃疲労を得るには
0.50％以上のSi量を含有させ、かつＣ量の上限を
できるだけ低下させること、さらに、フレツチン
グ・フアテイーグ性（圧痕形成性）を向上させる
にはSi量を0.50％以上含有させることが必要であ
ることを見い出した。本発明は、これらの知見を
基に高周波焼入れにより所定硬さと硬化深さをえ
ることができ、軽量化と、低コスト化に対応し得
る耐久寿命、衝撃疲労およびフレツチング・フア
テイーグ性に優れた転がり軸受、シヤフトや、歯
車などの動力伝達機械部品の開発に成功したもの
である。 以下に本発明について詳述する。 第１発明鋼は重量比にしてC0.40〜0.70％、
Si0.50〜1.50％、Mn0.70〜1.10％、Cr0.70〜1.60
％、O0.0013％以下を含有したもので、第２発明
鋼は第１発明鋼にV0.30％以下、Nb0.30％以下の
うち１種を含有し衝撃疲労をさらに向上させたも
ので、転がり軸受、シヤフトや歯車などの動力伝
達機械部品として優れた特性を有するものであ
る。 以下に本発明鋼の成分限定理由について説明す
る。 Ｃは動力伝達機械部品として要求される硬さ
HRC60以上を確保するに必要な元素であり、この
ため下限を0.40％とした。しかし0.70％を越えて
含有させると耐久寿命、衝撃疲労が低下するとと
もに焼割れ歪が発生し易いので上限を0.70％とし
た。 Siは脱酸作用とともに耐久寿命、衝撃疲労およ
びフレツチング・フアテイーグ性を向上させるこ
とを目的とする本発明において主要な元素であ
る。しかし、1.50％を越えて含有させると転動寿
命特性を劣化させるためその上限を1.50％とし
た。 Mnは焼入性を向上させ、硬化深さ２mm以上を
確保するに必要な元素であり、この効果を得るに
は0.70％以上の含有が必要である。しかし多く含
有させても効果の向上が小さいのでその上限を
1.10％とした。 CrはMnと同様に焼入性を向上させる元素であ
り、硬化深さ２mm以上を得るには0.70％以上の含
有が必要でその下限を0.70％とした。しかし多く
含有させると炭化物が硬くなり被削性を劣化させ
るのでその上限を1.60％とした。 Ｏは鋼中においてAl，Siなどと結合して硬い
酸化物系介在物を形成し、転動寿命特性を著しく
劣化させる元素であり、その含有量を極力低下さ
せる必要がり、その上限を0.0013％とした。 Ｓ，Ｐは転動寿命特性を劣化させる元素であ
り、その含有量をできるだけ低下させることが好
ましい。特に転動疲労特性を考慮する場合、
0.010％以下にすることが望ましい。 Ｖ，Nbは炭窒化物を生成し、強度と靭性を向
上させる元素である。しかし、Ｖ，Nbとも0.30
％を越えて含有させても効果の向上が小さいので
その上限を0.30％とした。 つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べ
て実施例でもつて明らかにする。 第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すもの
である。
動力伝達機械部品に用いられる耐久寿命、衝撃疲
労およびフレツチング・フアテイーグ性に優れた
高周波焼入用鋼に関するものである。 近年、自動車の軽量化、低コスト化が進むにつ
れて、熱処理作業も従来の重油による加熱から数
秒で所定の温度まで加熱できる高周波加熱に変わ
りつつあり、従来の高炭素クロム軸受鋼SUJ2で
は焼入性が不足するとともに焼割れや歪が発生す
るなどの問題があつた。 また、軸受用部材もローラベアリングからボー
ルベアリングへ、また外輪および内輪を省略した
ユニツト型ベアリングが用いられるようになり、
従来のSUJ2では強度が不足するとともに高面圧
下での衝撃疲労が低いという問題が発生してき
た。 かかる背景にともなつて、転がり軸受や、歯車
などの動力伝達機械部品にはますますその要求が
厳しくなり、耐久寿命のみならず焼入性、衝撃疲
労およびフレツチング・フアーテイーグ性に優れ
た高周波焼入鋼の開発が要望されていた。 このような要求に対して、従来SAE1050，
1566，0.5C−1.5Mn−0.3Cr鋼、0.6C−0.8Mn−
0.8Cr鋼などが提案され一部実用に供している。 これらの鋼はいずれもSUJ2に対してＣ量を下
げるととも0.8〜1.50％のMnを含有することによ
り、高周波焼入が可能であり、焼もどし硬さHR
C60以上を満足するものであるが、焼入れ硬化深
さが浅く、耐久寿命が短く、またフレツチング・
フアテイーグ性についても不満足であつた。 本発明はかかる従来鋼の欠点に鑑みてなしたも
ので、本発明者等が種々研究を重ねた結果、高炭
素クロム鋼であるSUJ2以上の耐久寿命を得るに
は高周波焼入れ、160℃焼もどしにおいて、HR
C60以上の硬さと、その硬化深さ２〜４mmを確保
することが必要であることを見い出し、このため
にはマトリツクスのＣ量は0.6％程度が最適であ
ること、またSiが衝撃被労を向上させる元素であ
り、30×103Kgｆcm以上の衝撃疲労を得るには
0.50％以上のSi量を含有させ、かつＣ量の上限を
できるだけ低下させること、さらに、フレツチン
グ・フアテイーグ性（圧痕形成性）を向上させる
にはSi量を0.50％以上含有させることが必要であ
ることを見い出した。本発明は、これらの知見を
基に高周波焼入れにより所定硬さと硬化深さをえ
ることができ、軽量化と、低コスト化に対応し得
る耐久寿命、衝撃疲労およびフレツチング・フア
テイーグ性に優れた転がり軸受、シヤフトや、歯
車などの動力伝達機械部品の開発に成功したもの
である。 以下に本発明について詳述する。 第１発明鋼は重量比にしてC0.40〜0.70％、
Si0.50〜1.50％、Mn0.70〜1.10％、Cr0.70〜1.60
％、O0.0013％以下を含有したもので、第２発明
鋼は第１発明鋼にV0.30％以下、Nb0.30％以下の
うち１種を含有し衝撃疲労をさらに向上させたも
ので、転がり軸受、シヤフトや歯車などの動力伝
達機械部品として優れた特性を有するものであ
る。 以下に本発明鋼の成分限定理由について説明す
る。 Ｃは動力伝達機械部品として要求される硬さ
HRC60以上を確保するに必要な元素であり、この
ため下限を0.40％とした。しかし0.70％を越えて
含有させると耐久寿命、衝撃疲労が低下するとと
もに焼割れ歪が発生し易いので上限を0.70％とし
た。 Siは脱酸作用とともに耐久寿命、衝撃疲労およ
びフレツチング・フアテイーグ性を向上させるこ
とを目的とする本発明において主要な元素であ
る。しかし、1.50％を越えて含有させると転動寿
命特性を劣化させるためその上限を1.50％とし
た。 Mnは焼入性を向上させ、硬化深さ２mm以上を
確保するに必要な元素であり、この効果を得るに
は0.70％以上の含有が必要である。しかし多く含
有させても効果の向上が小さいのでその上限を
1.10％とした。 CrはMnと同様に焼入性を向上させる元素であ
り、硬化深さ２mm以上を得るには0.70％以上の含
有が必要でその下限を0.70％とした。しかし多く
含有させると炭化物が硬くなり被削性を劣化させ
るのでその上限を1.60％とした。 Ｏは鋼中においてAl，Siなどと結合して硬い
酸化物系介在物を形成し、転動寿命特性を著しく
劣化させる元素であり、その含有量を極力低下さ
せる必要がり、その上限を0.0013％とした。 Ｓ，Ｐは転動寿命特性を劣化させる元素であ
り、その含有量をできるだけ低下させることが好
ましい。特に転動疲労特性を考慮する場合、
0.010％以下にすることが望ましい。 Ｖ，Nbは炭窒化物を生成し、強度と靭性を向
上させる元素である。しかし、Ｖ，Nbとも0.30
％を越えて含有させても効果の向上が小さいので
その上限を0.30％とした。 つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べ
て実施例でもつて明らかにする。 第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すもの
である。
【表】
【表】
第１表においてＡ，Ｂ鋼は従来鋼で、Ａ鋼は
SUJ2、Ｂ鋼はSAE1566で、Ｃ〜Ｅ鋼は比較鋼で
Ｆ〜Ｍ鋼は本発明鋼である。 第３表は第１表の供試鋼Ａ〜Ｍ鋼について、高
周波加熱装置によつて、920℃×５秒間加熱、油
冷後、160℃×１時間、焼もどしを施したものに
ついて、硬化深さ、耐久寿命、衝撃疲労、フレツ
チング・フアテイーグ性について調査した結果を
示したものである。 硬化深さについては、前記焼入れ、焼もどし処
理によつてHRC60以上の硬さが得られた表面から
の距離を示したもので、耐久寿命については森式
スラスト型耐久寿命試験機を用い、外径60φ×内
径18φ×厚さ10mmの試片をそれぞれ10個製作し、
試験荷重400Kg、回転数900rpm、潤滑油として60
＃スピンドル油を用いて測定し、計算寿命との比
を示したものである。 衝撃疲労については、松村式繰返衝撃疲労試験
機を用いて、長さ160mm×径15mmノツチ2.5Rの試
片を作製し、衝撃エネルギー20Kgｆ・cmで試験を
行つた。フレツチング・フアテイーグ性について
は、円すいころ軸受L45449／10（インナー側）
と、LM11749／10（アウター側）を組合わせて実
機のAssy状態で実機条件をシユミレーシヨンし
て実施した。 試験条件を第２表に示す。
SUJ2、Ｂ鋼はSAE1566で、Ｃ〜Ｅ鋼は比較鋼で
Ｆ〜Ｍ鋼は本発明鋼である。 第３表は第１表の供試鋼Ａ〜Ｍ鋼について、高
周波加熱装置によつて、920℃×５秒間加熱、油
冷後、160℃×１時間、焼もどしを施したものに
ついて、硬化深さ、耐久寿命、衝撃疲労、フレツ
チング・フアテイーグ性について調査した結果を
示したものである。 硬化深さについては、前記焼入れ、焼もどし処
理によつてHRC60以上の硬さが得られた表面から
の距離を示したもので、耐久寿命については森式
スラスト型耐久寿命試験機を用い、外径60φ×内
径18φ×厚さ10mmの試片をそれぞれ10個製作し、
試験荷重400Kg、回転数900rpm、潤滑油として60
＃スピンドル油を用いて測定し、計算寿命との比
を示したものである。 衝撃疲労については、松村式繰返衝撃疲労試験
機を用いて、長さ160mm×径15mmノツチ2.5Rの試
片を作製し、衝撃エネルギー20Kgｆ・cmで試験を
行つた。フレツチング・フアテイーグ性について
は、円すいころ軸受L45449／10（インナー側）
と、LM11749／10（アウター側）を組合わせて実
機のAssy状態で実機条件をシユミレーシヨンし
て実施した。 試験条件を第２表に示す。
【表】
尚、音響値と総圧痕深さとの間には相関があり
多少のバラツキはあるもののほぼ比例している。
多少のバラツキはあるもののほぼ比例している。
【表】
【表】
硬化深さについては、従来鋼であるＡ，Ｂ鋼が
1.5mm，1.8mmといずれも2.0mm以下と浅いものであ
るのに対して、本発明鋼であるＦ〜Ｍ鋼はいずれ
も硬化深さ2.0mm以上を確保することができ、高
周波焼入用鋼として必要な硬さと、硬化深さを有
するものである。 また、耐久寿命については、従来鋼であるＡ，
Ｂ鋼が前記のように硬化深さが2.0mm以下と浅い
ことにより、1.8、2.0であり、比較鋼であるＣ，
Ｄ鋼についてはSi量がはずれることにより0.3、
0.4と低いものであるが、これらに対して本発明
鋼であるＦ〜Ｍ鋼はいずれも2.0以上で、SUJ2、
SAE1566に比べて、優れた耐久寿命を有するも
のである。 さらに、衝撃疲労性については従来鋼である
Ａ，Ｂ鋼、比較鋼であるＣ，Ｅ鋼がいずれもSi含
有量が少ないことにより4.0〜7.0×103Kgｆ・cmと
低いものであるのに対して、本発明鋼であるＦ〜
Ｍ鋼はいずれも0.50％以上のSi量を含量すること
により30×103Kgf.cm以上の値を有するもので優
れた衝撃疲労性を有している。 フレツチング・フアテイーグ性、音響値につい
て従来鋼、比較鋼は衝撃疲労性と同様Si含有量が
少ないことにより、16.8〜20.3μm、300〜400volt
と大きいのに対して、本発明鋼であるＦ〜Ｍ鋼は
いずれも0.50％以上のSi量を含有することにより
10.5μm以下、225Volt以下と小さく、SUJ2，
SAE1566に比べて優れたフレツチング・フアテ
イーグ性、音響値を有するものである。 このように本発明鋼はＣ，Si，Mn，Crについ
て最適含有量を見出すとともにＯ量を極力低下さ
せることにより、HRC60以上の硬化深さ２mm以上
を確保するとともにSUJ2，SAE1566以上の優れ
た耐久寿命衝撃疲労性およびフレツチング・フア
テイーグ性を有するものであり、軽量化と、低コ
スト化に対応し得る転がり軸受、シヤフト、歯車
などの動力伝達機械部品に適した高周波焼入用鋼
で産業上寄与するところ極めて大である。
1.5mm，1.8mmといずれも2.0mm以下と浅いものであ
るのに対して、本発明鋼であるＦ〜Ｍ鋼はいずれ
も硬化深さ2.0mm以上を確保することができ、高
周波焼入用鋼として必要な硬さと、硬化深さを有
するものである。 また、耐久寿命については、従来鋼であるＡ，
Ｂ鋼が前記のように硬化深さが2.0mm以下と浅い
ことにより、1.8、2.0であり、比較鋼であるＣ，
Ｄ鋼についてはSi量がはずれることにより0.3、
0.4と低いものであるが、これらに対して本発明
鋼であるＦ〜Ｍ鋼はいずれも2.0以上で、SUJ2、
SAE1566に比べて、優れた耐久寿命を有するも
のである。 さらに、衝撃疲労性については従来鋼である
Ａ，Ｂ鋼、比較鋼であるＣ，Ｅ鋼がいずれもSi含
有量が少ないことにより4.0〜7.0×103Kgｆ・cmと
低いものであるのに対して、本発明鋼であるＦ〜
Ｍ鋼はいずれも0.50％以上のSi量を含量すること
により30×103Kgf.cm以上の値を有するもので優
れた衝撃疲労性を有している。 フレツチング・フアテイーグ性、音響値につい
て従来鋼、比較鋼は衝撃疲労性と同様Si含有量が
少ないことにより、16.8〜20.3μm、300〜400volt
と大きいのに対して、本発明鋼であるＦ〜Ｍ鋼は
いずれも0.50％以上のSi量を含有することにより
10.5μm以下、225Volt以下と小さく、SUJ2，
SAE1566に比べて優れたフレツチング・フアテ
イーグ性、音響値を有するものである。 このように本発明鋼はＣ，Si，Mn，Crについ
て最適含有量を見出すとともにＯ量を極力低下さ
せることにより、HRC60以上の硬化深さ２mm以上
を確保するとともにSUJ2，SAE1566以上の優れ
た耐久寿命衝撃疲労性およびフレツチング・フア
テイーグ性を有するものであり、軽量化と、低コ
スト化に対応し得る転がり軸受、シヤフト、歯車
などの動力伝達機械部品に適した高周波焼入用鋼
で産業上寄与するところ極めて大である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量比にして、C0.40〜0.66％、Si0.50〜1.50
％、Mn0.70〜1.10％、Cr0.70〜1.60％、O0.0013
％以下を含有して、残部Feならびに不純物元素
からなることを特徴とする高周波焼入用鋼。 ２ 重量比にして、C0.40〜0.66％、Si0.50〜1.50
％、Mn0.70〜1.10％、Cr0.70〜1.60％、O0.0013
％以下を含有して、さらにV0.30％以下、Nb0.30
％以下のうち１種を含有し、残部Feならびに不
純物元素からなることを特徴とする高周波焼入用
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020084A JPS60165352A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 高周波焼入用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020084A JPS60165352A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 高周波焼入用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165352A JPS60165352A (ja) | 1985-08-28 |
| JPH048497B2 true JPH048497B2 (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=12020519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020084A Granted JPS60165352A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 高周波焼入用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60165352A (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511408B2 (ja) * | 1972-07-06 | 1980-03-25 | ||
| JPS54118322A (en) * | 1978-03-07 | 1979-09-13 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Steel for rapid carburizing |
| JPS58130252A (ja) * | 1982-01-21 | 1983-08-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 銅芯Ａｌ撚線の鋼芯用高張力鋼線 |
| JPS58171558A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-08 | Sanyo Tokushu Seikou Kk | 機械部品用強靭窒化用鋼 |
| JPS58171554A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-08 | Daido Steel Co Ltd | 機械構造用部品 |
-
1984
- 1984-02-06 JP JP2020084A patent/JPS60165352A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60165352A (ja) | 1985-08-28 |
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