JPH05140696A - 軸受鋼及び軸受部品の製造方法 - Google Patents
軸受鋼及び軸受部品の製造方法Info
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- JPH05140696A JPH05140696A JP32637391A JP32637391A JPH05140696A JP H05140696 A JPH05140696 A JP H05140696A JP 32637391 A JP32637391 A JP 32637391A JP 32637391 A JP32637391 A JP 32637391A JP H05140696 A JPH05140696 A JP H05140696A
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- less
- bearing
- steel
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度，長寿命且つ耐熱性の良い軸受鋼及び
軸受部品の製造方法を提供する。 【構成】 軸受鋼の組成を、重量基準でC:0.15〜0.25%,
Si:0.5〜1.5%,Mn:0.1〜1.0%,P:0.015%以下,S:0.005%以
下,Ni:0.5〜3.5%,Cr:0.5〜2.5%,Mo:0.05〜1.0%,V:0.05
〜1.0%,Ti:0.003%以下,Al:0.010〜0.050%,N:0.005〜0.0
25%,O:0.0010%以下,残部実質的にＦｅから成り、且つ鋼
中に含まれる酸化物系介在物が全て粒子径15μｍ以下で
あって、10μｍ以上の粒子が全体の2％未満となるよう
にする。また軸受部品製造に際し、上記軸受鋼の浸炭又
は浸炭・浸窒処理後の残留オーステナイト量を15％〜35
％とし、その後アークハイト0.7ｍｍＡ以上のハードシ
ョットピーニングを施して表面研磨する。
軸受部品の製造方法を提供する。 【構成】 軸受鋼の組成を、重量基準でC:0.15〜0.25%,
Si:0.5〜1.5%,Mn:0.1〜1.0%,P:0.015%以下,S:0.005%以
下,Ni:0.5〜3.5%,Cr:0.5〜2.5%,Mo:0.05〜1.0%,V:0.05
〜1.0%,Ti:0.003%以下,Al:0.010〜0.050%,N:0.005〜0.0
25%,O:0.0010%以下,残部実質的にＦｅから成り、且つ鋼
中に含まれる酸化物系介在物が全て粒子径15μｍ以下で
あって、10μｍ以上の粒子が全体の2％未満となるよう
にする。また軸受部品製造に際し、上記軸受鋼の浸炭又
は浸炭・浸窒処理後の残留オーステナイト量を15％〜35
％とし、その後アークハイト0.7ｍｍＡ以上のハードシ
ョットピーニングを施して表面研磨する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は自動車等に用られる転
がり軸受部品等のための軸受鋼及び軸受部品の製造方法
に関する。
がり軸受部品等のための軸受鋼及び軸受部品の製造方法
に関する。
【０００２】
【発明の背景】転がり軸受等の軸受部品は、自動車その
他の機械装置に広く用いられているが、近年自動車の軽
量化や高性能化等に伴って軸受部品も小型化し、また使
用条件も過酷となってきている。
他の機械装置に広く用いられているが、近年自動車の軽
量化や高性能化等に伴って軸受部品も小型化し、また使
用条件も過酷となってきている。
【０００３】即ち軸受部品にかかる負荷が高負荷とな
り、作動速度も高速度化し、使用温度も高温化してきて
いる。
り、作動速度も高速度化し、使用温度も高温化してきて
いる。
【０００４】こうした中でかかる軸受部品の高強度化，
長寿命化，耐熱性の向上等が強く要望されている。
長寿命化，耐熱性の向上等が強く要望されている。
【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、その要旨は、軸受鋼組成
を、重量基準で、Ｃ：０．１５％〜０．２５％，Ｓｉ：
０．５〜１．５％，Ｍｎ：０．１〜１．０％，Ｐ：０．
０１５％以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｎｉ：０．５〜
３．５％，Ｃｒ：０．５〜２．５％，Ｍｏ：０．０５〜
１．０％，Ｖ：０．０５〜１．０％，Ｔｉ：０．００３
％以下，Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％，Ｎ：０．０
０５〜０．０２５％，Ｏ：０．００１０％以下，残部実
質的にＦｅから成り、且つ鋼中に含まれる酸化物系介在
物が全て粒子径１５μｍ以下であって、１０μｍ以上の
粒子が全体の２％未満であるようになすことにある（請
求項１）。
を背景としてなされたもので、その要旨は、軸受鋼組成
を、重量基準で、Ｃ：０．１５％〜０．２５％，Ｓｉ：
０．５〜１．５％，Ｍｎ：０．１〜１．０％，Ｐ：０．
０１５％以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｎｉ：０．５〜
３．５％，Ｃｒ：０．５〜２．５％，Ｍｏ：０．０５〜
１．０％，Ｖ：０．０５〜１．０％，Ｔｉ：０．００３
％以下，Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％，Ｎ：０．０
０５〜０．０２５％，Ｏ：０．００１０％以下，残部実
質的にＦｅから成り、且つ鋼中に含まれる酸化物系介在
物が全て粒子径１５μｍ以下であって、１０μｍ以上の
粒子が全体の２％未満であるようになすことにある（請
求項１）。
【０００６】また本願の別の発明は軸受部品の製造方法
に係るもので、請求項１の軸受鋼の浸炭又は浸炭・浸窒
処理後の残留オーステナイト量を１５〜３５％とし、そ
の後アークハイト０．７ｍｍＡ以上のハードショットピ
ーニングを施して表面研磨することを特徴とする（請求
項２）。
に係るもので、請求項１の軸受鋼の浸炭又は浸炭・浸窒
処理後の残留オーステナイト量を１５〜３５％とし、そ
の後アークハイト０．７ｍｍＡ以上のハードショットピ
ーニングを施して表面研磨することを特徴とする（請求
項２）。
【０００７】従来、自動車の転がり軸受等の材料として
はＳＣｒ４２０等の材料が用いられているが、本発明で
はこれに対して焼戻し軟化抵抗の増大に有効なＳｉ、焼
戻し軟化抵抗と焼入れ性向上，耐摩耗性向上に有効なＣ
ｒの含有量を高くするとともに、Ｃｒと同様焼戻し軟化
抵抗，焼入れ性，耐摩耗性増大に有効なＭｏ、及び靱性
向上に有効なＮｉを含有させ、また結晶粒微細化元素と
してのＶ，Ｔｉを所定量含有させるとともに、Ｏの含有
量を抑える等して組成，組織の適正化を図ったものであ
る。
はＳＣｒ４２０等の材料が用いられているが、本発明で
はこれに対して焼戻し軟化抵抗の増大に有効なＳｉ、焼
戻し軟化抵抗と焼入れ性向上，耐摩耗性向上に有効なＣ
ｒの含有量を高くするとともに、Ｃｒと同様焼戻し軟化
抵抗，焼入れ性，耐摩耗性増大に有効なＭｏ、及び靱性
向上に有効なＮｉを含有させ、また結晶粒微細化元素と
してのＶ，Ｔｉを所定量含有させるとともに、Ｏの含有
量を抑える等して組成，組織の適正化を図ったものであ
る。
【０００８】また同時に鋼中の酸化物系介在物の量，大
きさを一定以下に抑えたものであり、このような素材の
改善によって軸受部品の高強度化，長寿命化，耐熱化を
達成した。
きさを一定以下に抑えたものであり、このような素材の
改善によって軸受部品の高強度化，長寿命化，耐熱化を
達成した。
【０００９】本発明において上記各種成分の添加理由及
び限定理由を更に詳述すると以下の如くである。 Ｃ：０．１５〜０．２５％ Ｃは心部硬さ，焼入れ・焼戻し硬さを得るために０．１
５％以上必要である。しかしながら０．２５％を超えて
含有させると巨大炭化物が生成し、心部の靱性が低下す
る。
び限定理由を更に詳述すると以下の如くである。 Ｃ：０．１５〜０．２５％ Ｃは心部硬さ，焼入れ・焼戻し硬さを得るために０．１
５％以上必要である。しかしながら０．２５％を超えて
含有させると巨大炭化物が生成し、心部の靱性が低下す
る。
【００１０】Ｓｉ：０．５〜１．５％ Ｓｉは焼戻し軟化抵抗の増大に有効な成分であって、そ
のためには０．５％以上が必要である。但しＳｉは浸炭
性を阻害し、またＳｉ添加により変態点が上昇し、十分
に焼きを入れるにはより高温に加温しなければならず、
これは結晶粒の粗大化を招く。従ってこの発明では上限
値を１．５％とする。
のためには０．５％以上が必要である。但しＳｉは浸炭
性を阻害し、またＳｉ添加により変態点が上昇し、十分
に焼きを入れるにはより高温に加温しなければならず、
これは結晶粒の粗大化を招く。従ってこの発明では上限
値を１．５％とする。
【００１１】Ｍｎ：０．１〜１．０％ Ｍｎは焼入れ性確保のために０．１％以上必要である。
しかしながら１．０％を超えると靱性が劣化し、また非
金属介在物の量が増加してしまう。
しかしながら１．０％を超えると靱性が劣化し、また非
金属介在物の量が増加してしまう。
【００１２】Ｎｉ：０．５〜３．５％ Ｎｉは靱性向上効果が大きく、亀裂進展を阻害する効果
が高い。但し０．５％より少ないとその効果は期待でき
ず、また３．５％よりも多いと残留オ−ステナイト量が
増加し、十分な焼入れ硬さが得られなくなる。
が高い。但し０．５％より少ないとその効果は期待でき
ず、また３．５％よりも多いと残留オ−ステナイト量が
増加し、十分な焼入れ硬さが得られなくなる。
【００１３】Ｃｒ：０．５〜２．５％ Ｃｒは０．５％以上添加することによってＳｉ添加によ
る焼入れ性の減少分を補って焼入れ性を確保し、また焼
戻し軟化抵抗の付与に効果がある。またその炭化物は耐
摩耗性を向上させる。
る焼入れ性の減少分を補って焼入れ性を確保し、また焼
戻し軟化抵抗の付与に効果がある。またその炭化物は耐
摩耗性を向上させる。
【００１４】しかしながらＣｒは巨大炭化物を生成し易
く、通常のガス浸炭では浸炭層に粒界酸化された層を形
成するため、２．５％より多く添加するのは望ましくな
い。
く、通常のガス浸炭では浸炭層に粒界酸化された層を形
成するため、２．５％より多く添加するのは望ましくな
い。
【００１５】Ｍｏ：０．０５〜１．０％ ＭｏはＣｒと同様、炭化物生成元素であり、０．０５％
以上添加することによって焼入れ性，焼戻し軟化抵抗
性，耐摩耗性向上に効果がある。
以上添加することによって焼入れ性，焼戻し軟化抵抗
性，耐摩耗性向上に効果がある。
【００１６】但し１．０％より多量に添加しても効果は
飽和し、また巨大炭化物を生成する恐れがある。またこ
のＭｏは高価な元素であり、コスト面からも１．０％以
下に抑えるのが良い。
飽和し、また巨大炭化物を生成する恐れがある。またこ
のＭｏは高価な元素であり、コスト面からも１．０％以
下に抑えるのが良い。
【００１７】Ｖ：０．０５〜１．０％ Ｖは結晶粒の微細化に有効であり、０．０５％以上の少
量添加で大きな効果が得られる。但し１．０％を超えて
添加しても効果は飽和し、またコスト的にも不利とな
る。
量添加で大きな効果が得られる。但し１．０％を超えて
添加しても効果は飽和し、またコスト的にも不利とな
る。
【００１８】Ｔｉ：０．００３％以下 Ｔｉは少量添加するだけで結晶粒微細化に効果がある。
但し一定量以上に添加するとＴｉＮ粗大化による寿命低
下を来す。従ってＴｉは０．００３％以下とする必要が
ある。
但し一定量以上に添加するとＴｉＮ粗大化による寿命低
下を来す。従ってＴｉは０．００３％以下とする必要が
ある。
【００１９】Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％ ＡｌはＡｌＮを生成して結晶粒を微細化する効果があ
る。但しこの効果を得るためには０．０１０％以上が必
要である。
る。但しこの効果を得るためには０．０１０％以上が必
要である。
【００２０】一方０．０５０％よりも多く添加しても効
果が飽和するばかりでなく、却って粗大な析出物を生成
して寿命を低下させる原因となる。
果が飽和するばかりでなく、却って粗大な析出物を生成
して寿命を低下させる原因となる。
【００２１】Ｐ：０．０１５％以下 Ｐは靱性を劣化させる原因となる元素であり、０．０１
５％以下に抑える必要がある。
５％以下に抑える必要がある。
【００２２】Ｓ：０．００５％以下 Ｓは粗大なＭｎＳを形成して寿命を低下させる。本発明
では０．００５％以下に抑える。
では０．００５％以下に抑える。
【００２３】Ｎ：０．００５〜０．０２５％ ＮはＡｌ，Ｖ，Ｔｉ等と結合し、結晶粒を微細化させ
る。但しこの効果を得るためには０．００５％以上が必
要で、逆に０．０２５％よりも多くなると靱性を劣化さ
せてしまう。
る。但しこの効果を得るためには０．００５％以上が必
要で、逆に０．０２５％よりも多くなると靱性を劣化さ
せてしまう。
【００２４】Ｏ：０．００１０％以下 Ｏは種々の元素と酸化物を形成し、寿命を低下させる。
この発明ではこれをできるだけ防止すべく０．００１０
％以下とする。
この発明ではこれをできるだけ防止すべく０．００１０
％以下とする。
【００２５】請求項２の発明は、請求項１の軸受鋼より
軸受部品を製造するに際しての処理方法に特徴を有する
もので、この方法では浸炭処理後の残留オ−ステナイト
を所定量となし、その後ハードショットピーニング，表
面研磨を行うものである。
軸受部品を製造するに際しての処理方法に特徴を有する
もので、この方法では浸炭処理後の残留オ−ステナイト
を所定量となし、その後ハードショットピーニング，表
面研磨を行うものである。
【００２６】転がり軸受等の軸受部品は表面の精度が要
求されることから、一般にはこのようなショットピーニ
ングを施さないで使用する。
求されることから、一般にはこのようなショットピーニ
ングを施さないで使用する。
【００２７】本発明においてかかるショットピーニング
を施しているのは、このショットピーニング自身の効果
によって表面に残留圧縮応力を生ぜしめるとともに、残
留オ−ステナイトから加工誘起マルテンサイトを生成せ
しめ、このマルテンサイト層による表面硬化作用と、マ
ルテンサイト層生成に伴う膨張によって表層の残留圧縮
応力を更に高めることで、軸受部品の疲労強度を高める
ためである。
を施しているのは、このショットピーニング自身の効果
によって表面に残留圧縮応力を生ぜしめるとともに、残
留オ−ステナイトから加工誘起マルテンサイトを生成せ
しめ、このマルテンサイト層による表面硬化作用と、マ
ルテンサイト層生成に伴う膨張によって表層の残留圧縮
応力を更に高めることで、軸受部品の疲労強度を高める
ためである。
【００２８】但しこのようなショットピーニングを施す
と軸受部品の表面が荒れてしまうため、その後に研磨を
施して表面を平滑化するようにしており、そしてそのよ
うな研磨を施したときに表層の残留圧縮応力の生じた部
分が全て除去されてしまわないように、アークハイト
０．７ｍｍＡ以上のハードショットピーニングを施すよ
うにしている。
と軸受部品の表面が荒れてしまうため、その後に研磨を
施して表面を平滑化するようにしており、そしてそのよ
うな研磨を施したときに表層の残留圧縮応力の生じた部
分が全て除去されてしまわないように、アークハイト
０．７ｍｍＡ以上のハードショットピーニングを施すよ
うにしている。
【００２９】このようなハードショットピーニングと表
面研磨とを組み合わせることで、表層の圧縮応力の残留
と表面の平滑化とをともに達成し、疲労寿命の向上を図
ることができた。
面研磨とを組み合わせることで、表層の圧縮応力の残留
と表面の平滑化とをともに達成し、疲労寿命の向上を図
ることができた。
【００３０】
【実施例】次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下
にその実施例を詳述する。表１に示す組成の鋼を用いて
次の手順及び条件に従い各種試験を行った。
にその実施例を詳述する。表１に示す組成の鋼を用いて
次の手順及び条件に従い各種試験を行った。
【００３１】即ち表１に示す組成から成る供試材の酸化
物系介在物の測定を行うとともに、供試材を加工して試
験片を得、これを図１に示す条件で浸炭焼入れ・焼戻し
処理を行って残留オーステナイト量を測定した。
物系介在物の測定を行うとともに、供試材を加工して試
験片を得、これを図１に示す条件で浸炭焼入れ・焼戻し
処理を行って残留オーステナイト量を測定した。
【００３２】その後、処理材に対してアークハイト０．
７ｍｍＡのハードショットピーニング，アークハイト
０．２ｍｍＡの弱いショットピーニングをそれぞれ施し
たもの及び比較としてこのようなショットピーニングを
施さないものについて表面研磨加工し、表層０．０５ｍ
ｍを除去し、表面硬さ，残留応力測定を行った。
７ｍｍＡのハードショットピーニング，アークハイト
０．２ｍｍＡの弱いショットピーニングをそれぞれ施し
たもの及び比較としてこのようなショットピーニングを
施さないものについて表面研磨加工し、表層０．０５ｍ
ｍを除去し、表面硬さ，残留応力測定を行った。
【００３３】尚この測定は、比較のため表面研磨を行わ
なかったものについても行った。
なかったものについても行った。
【００３４】次に以上の工程を経た試料を転動寿命試験
に供し、負荷回数４６２４０ｃｐｍ，負荷応力５８８４
Ｎ／ｍｍ2の条件でラジアル型転動寿命試験を行った。
これらの結果が表２に示してある。
に供し、負荷回数４６２４０ｃｐｍ，負荷応力５８８４
Ｎ／ｍｍ2の条件でラジアル型転動寿命試験を行った。
これらの結果が表２に示してある。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】表２において明らかなように、酸化物系介
在物の量，大きさ共に十分に低い鋼種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに
ついても、アークハイト０．２ｍｍＡ程度の弱いショッ
トピーニングでは、その後の表面研磨によって圧縮残留
応力が失われてしまい、疲労寿命がそれ程延びないこ
と、寿命を延ばすにはアークハイト０．７ｍｍＡ以上の
ハードショットピーニングが必要であることが分かっ
た。
在物の量，大きさ共に十分に低い鋼種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに
ついても、アークハイト０．２ｍｍＡ程度の弱いショッ
トピーニングでは、その後の表面研磨によって圧縮残留
応力が失われてしまい、疲労寿命がそれ程延びないこ
と、寿命を延ばすにはアークハイト０．７ｍｍＡ以上の
ハードショットピーニングが必要であることが分かっ
た。
【００３８】また表２の結果においては、鋼種Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの順に寿命値が延びているが、これは酸化物系介
在物の量，大きさの低下による効果、Ｖ，Ｔｉによる結
晶粒微細化の効果及びＳｉ，Ｎｉ量の増加による焼戻し
軟化抵抗の増加による効果の表れであると考えられる。
Ｃ，Ｄの順に寿命値が延びているが、これは酸化物系介
在物の量，大きさの低下による効果、Ｖ，Ｔｉによる結
晶粒微細化の効果及びＳｉ，Ｎｉ量の増加による焼戻し
軟化抵抗の増加による効果の表れであると考えられる。
【００３９】尚Ｎｏ．４と１５との比較から、疲労寿命
に対する酸化物系介在物の量と大きさとの直接的な影響
を確認することができる。
に対する酸化物系介在物の量と大きさとの直接的な影響
を確認することができる。
【００４０】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、様々な変更を加えた態様で実施可能であ
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、様々な変更を加えた態様で実施可能であ
る。
【図１】本発明の実施例において採用した浸炭焼入れ・
焼戻しの条件を示す図である。
焼戻しの条件を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 8/22 8116−4Ｋ 8/26 8116−4Ｋ
Claims (2)
- 【請求項１】 重量基準で Ｃ ：０．１５〜０．２５％ Ｓｉ：０．５〜１．
５％ Ｍｎ：０．１〜１．０％ Ｐ ：０．０１５％
以下 Ｓ ：０．００５％以下 Ｎｉ：０．５〜３．
５％ Ｃｒ：０．５〜２．５％ Ｍｏ：０．０５〜
１．０％ Ｖ ：０．０５〜１．０％ Ｔｉ：０．００３％
以下 Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％ Ｎ ：０．００５〜
０．０２５％ Ｏ：０．００１０％以下 残部実質的にＦｅから成り、且つ鋼中に含まれる酸化物
系介在物が全て粒子径１５μｍ以下であって、１０μｍ
以上の粒子が全体の２％未満であることを特徴とする軸
受鋼。 - 【請求項２】 請求項１の軸受鋼の浸炭又は浸炭・浸窒
処理後の残留オーステナイト量を１５〜３５％とし、そ
の後アークハイト０．７ｍｍＡ以上のハードショットピ
ーニングを施して表面研磨することを特徴とする軸受部
品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32637391A JPH05140696A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 軸受鋼及び軸受部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32637391A JPH05140696A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 軸受鋼及び軸受部品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140696A true JPH05140696A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=18187079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32637391A Pending JPH05140696A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 軸受鋼及び軸受部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05140696A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-11-14 JP JP32637391A patent/JPH05140696A/ja active Pending
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