JPH0568526B2 - - Google Patents

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JPH0568526B2
JPH0568526B2 JP59128236A JP12823684A JPH0568526B2 JP H0568526 B2 JPH0568526 B2 JP H0568526B2 JP 59128236 A JP59128236 A JP 59128236A JP 12823684 A JP12823684 A JP 12823684A JP H0568526 B2 JPH0568526 B2 JP H0568526B2
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JP
Japan
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steel
temperature
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rolling
less
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JP59128236A
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English (en)
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JPS616212A (ja
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Koji Kaneko
Juji Sawada
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はベアリング用肌焼鋼の製造方法に関
し、詳しくは、オーステナイト結晶粒大化温度が
高いと共に、転動疲労特性にすぐれたベアリング
を製造するのに好適である肌焼鋼の製造方法に関
する。 肌焼鋼を用いたベアリングは、すぐれた靭性及
び耐衝撃性を有するので、車両、自動車、建設機
械、圧延機等のように衝撃荷重に加わるころがり
軸受に好適に使用されている。しかし、従来、知
られている肌焼鋼によるベアリングは、その転動
特性において尚十分ではない。更に、一般に、肌
焼鋼は、冷間加工を要する場合には、低加工時に
はそのまま冷間加工し、加工率が大きいときは、
焼きなまし処理により加工性を良好にして冷間加
工し、この後に浸炭処理することが多いが、この
ような場合、加工率によつては、浸炭時に非浸炭
部のオーステナイト結晶粒が粗大化し、内部硬さ
を高め、また、焼入れや歪や靭性の低下をもたら
すことは既によく知られている。 本発明者らは上記した問題を解決するために鋭
意研究した結果、鋼中におけるS量及びAl2O3
在物量を低減すると共に、AlとNの含有量を
Al/N重量比及び(Al+2N)、即ちAl量とN量
の2倍量の和によつて規定し、かかる鋼を熱間圧
延前に所定の温度に加熱して、熱間圧延後の
AlN量を所定値以下に抑えることにより、オー
ステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材が得ら
れ、従つて、かかる鋼材は焼きなまし処理し、冷
間加工し、この後に浸炭処理しても、オーステナ
イト結晶粒の粗大化が抑えられて、細粒組織を保
持し、更に、ベアリングの特性として最も重要で
ある転動特性が著しく改善された肌焼鋼を得るこ
とができることを見出して、本発明に至つたもの
である。 従つて、本発明は、オーステナイト結晶粒粗大
化温度が高く、且つ、転動疲労特性のすぐれたベ
アリングを得ることができる肌焼鋼の製造方法を
提供することを目的とする。 本発明による転動疲労特性の優れたベアリング
用肌焼鋼の製造方法は、 重量%で C 0.05〜0.35%、 Si 0.4%以下、 Mn 0.5〜2.0%、 Al2O3 20ppm以下、 Al及びNをAl/N重量比1.9〜3.5範囲で(Al+
2N)として0.045〜0.065%、 S 0.01%以下、及び Cr 0.3〜1.5%を含有する鋼を、熱間圧延前に
次式で規定される温度T(℃) T≧3750(Al%+2N%)+950 (但し、元素%は当該元素の鋼中の重量%を意味
する。) に加熱し、この後に熱間圧延として、圧延後の
AlN析出量を40ppm以下とすることを特徴とす
る。 本発明の方法において用いる鋼材の化学成分組
成について説明する。 Cは、浸炭処理後に鋼材を焼入れ焼戻ししたと
きに心部の靭性を高く保持するために、少なくと
も0.05重量%含有させることが必要である。しか
し、余りに多量に含有させるときは、上記調質処
理後の鋼の靭性を劣化させるので、上限は0.35重
量%とする。 Siは脱酸剤として添加されるが、余りに多いと
きは、SiO2系介在物の量が増加して、冷間加工
性を著しく阻害するので、上限を0.4重量%とす
る。 Mnは焼入れ性を増し、調質処理後の強度を高
くするために必須の元素であるが、過多に添加す
るときは、靭性や被削性を低下させるので、その
含有量は0.5〜2.0重量%の範囲とする。 本発明の方法において、AlとNとをAl/N重
量比が1.9〜3.5であり、且つ、(Al+2N)を0.045
〜0.065重量%の範囲に規制することを要する。
(Al+2N)量が上記範囲よりも少ないとき、及
びAl/N重量比が上記範囲からはずれていると
きは熱間圧延前に本発明に従つて所定の温度に加
熱し熱間圧延しても、焼きなまし処理後に冷間加
工し、更にこの後に浸炭処理したとき、オーステ
ナイト結晶粒の粗大化を防ぐに足る量のAlNが
析出しないので、オーステナイト結晶粒の粗大化
が避けられない。一方、(Al+2N)量が上記範
囲より多いときは、圧延前の加熱によつて、鋼中
にAlNを十分に溶け込ますことができず、やは
り浸炭時にオーステナイトが粗大化する。即ち、
本発明においては、鋼は、Al及びNの(Al+
2N)量及びAl/Nが共に所定の範囲にあるよう
に含有する。ことを要する。 更に、本発明の方法においては、用いる鋼中の
Al2O3介在物量を20ppm以下とし、且つ、S量を
0.01%以下とすることが必要である。Al2O3及び
Sは、肌焼鋼を浸炭し、焼入れ焼戻しの調質処理
を行なつたときの鋼の転動疲労特性に顕著な影響
を与え、Al2O3の量が20ppmを越えるとき、又は
S量が0.01%を越える多量であるときは、いずれ
の場合いついても転動疲労特性が劣化する。 Crは浸炭性及び焼入れ性を確保するために、
0.3重量%以上を添加することが必要であるが、
過多に添加するときは、表層部において残留オー
ステナイトにより硬度が低下し、また、巨大炭化
物が生成して、靭性を劣化させるので、その添加
量の上限は1.5重量%とする。 本発明の方法においては、用いる鋼は上記した
合金元素に加えて、例えば、鋼の焼入れ性を改善
するためにMoを0.05〜0.50重量%、浸炭時のオ
ーテステナイト粒の粗大化を抑制し、また、焼き
歪を軽減するためにNiを0.01〜1.50重量%の範囲
で含有することができる。 更に、本発明の方法においては、上記のような
化学組成を有する鋼を熱間圧延した後の鋼中の
AlNが40ppm以下であることを要する。このよ
うに熱間圧延後のAlNを40ppm以下にするには、
上記のように本発明に従つて所定量のAl及びN
を含有する鋼を熱間圧延前にその(Al+2N)量
によつて次式で規定される温度T(℃)以上に加
熱することによつて達成される。 T≧3750(Al%+2N%)+950 (但し、元素%は当該元素の鋼中の重量%を意味
する。) 本発明者らの広範囲にわたる実験の結果、熱間
圧延後の鋼中のAlNの量は、熱間圧延前の鋼加
熱温度と明瞭な相関関係を有し、鋼中の(Al+
2N)量が増すにつれて、熱間圧延後の鋼中の
AlNの量を40ppm以下とする下限温度は高くな
り、この下限温度がほぼ上に示すような(Al+
2N)量の一次関数として規定されることが見出
されたのである。 本発明の方法によれば、以上のように、(Al+
2N)量とAl/N重量比を規制した鋼材を、熱間
圧延前に上記(Al+2N)量によつて前記式にて
規定される温度以上加熱して、圧延後のAl/N
を40ppm以下とすることによつて、そのオーステ
ナイト結晶粒粗大化温度を高めたので、得られる
鋼材は、焼きなまし処理し、冷間加工した後に、
浸炭処理しても、オーステナイト結晶粒の粗大化
が抑えられ、かくして、細粒組織を保持すること
ができるうえに、鋼におけるAl2O3量とS量とを
所定値以下に規制することによつて、転動疲労特
性が著しく向上した肌焼鋼を得ることができる。 以下に参考例及び実施例を挙げて本発明をより
詳細に具体的に説明する。 参考例 第1表に示す鋼について、熱間圧延前に第2表
に示す各温度に加熱した後、直径15mmの線材に圧
延し、これを740℃の温度で焼きなまし処理した
後、10%又は50%の加工率で冷間加工し、次い
で、平均加熱速度1℃/分で950℃に昇温し、こ
の温度に3時間保持した後、オーステナイト粒の
粗大化率を測定した。結果を第2表及び第1図、
第2図、第3図に示すように、本発明に従つて、
鋼材を熱間圧延前にその(Al+2N)量によつて
前記式で規定される温度以上に加熱し、この後に
熱間圧延して得られる鋼は、いずれもAlNが
40ppm以下であつて、焼きなまし処理後に冷間加
工し、更に高温熱処理しても、組織は細粒組織を
保つている。しかし、熱間圧延前の温度が前記式
で規定される温度以下であるときは、いずれも圧
延後のAl/N量が40ppmを越えるので、浸炭処
理時にオーステナイト結晶粒の粗大化が著しい。 圧延後のAlN量が40ppm以下であるとき、オ
ーステナイト結晶粒の粗大化は観察されないが、
圧延後のAlN量が40ppm以上であるとき、加工
率10%及び40%以上の場合に粗大化が顕著である
ことが明らかである。 第3図は(Al+2N)量と熱間圧延前の加熱温
度とによつて、圧延後のAl量が規制されること
を示し、熱間圧延後の鋼中のAlN量を40ppm以
下とする下限温度は(Al+2N)量の一次函数と
して規定される。 実施例 1 第3表鋼番号1〜5に示す化学成分組成を有す
る肌焼鋼を1250℃の加熱炉中で加熱した後、直径
15mmの線材に圧延した。これら圧延材における
AlN折出量を第3表に示す。次いで、この圧延
材から円筒型の転動疲労試験片を作製した。比較
鋼2及び4はS含有量が本発明で規定する範囲外
であり、比較鋼3及び5はAl2O3量が本発明で規
定する範囲外である。各試験片を975℃の温度で
2時間浸炭後、焼入れし、次いで、160℃の温度
で2時間加熱して焼戻しをした後、試験片をラツ
ピング加工して仕上げ、ヘルツ応力60Kg/mm2にて
試験に供した。 応力繰り返し数と破損率との関係を第4図に示
す。本発明による肌焼鋼が従来鋼に比べて転動疲
労特性に著しくすぐれていることが明らかであ
る。また、これらの結果に基づいて、転動試験に
おいて試験片を10%の破損が生じるときを寿命と
し、この寿命とS含有量との関係を第5図に示
し、またAl2O3量と関係を第6図に示す。S含有
量が0.01%以下のとき、及びAl2O3含有量が
20ppm以下のときに、転動疲労特性が著しく改善
されることが明らかである。 次に、上記の本発明鋼1を上記と同じ条件で加
熱し、熱間圧延した後、酸洗いし、脱スケール
し、次いで、975℃の温度でカーボン・ポテンシ
ヤル0.87の条件下に3時間浸炭し、焼入れ後、
160℃の温度で2時間焼戻しした。この浸炭品の
硬さ分布曲線を第7図に示す。 また、上記本発明鋼1について浸炭温度(浸炭
時間3時間)とオーステナイト粒度No.との関係を
第8図に示す。本発明の方法によれば、浸炭処理
後にも細粒組織が保持される。他方、本発明鋼1
を1100℃に加熱し、熱間圧延し、AlN量を
102ppmとした。これを同様に浸炭処理したとき
の浸炭温度とオーステナイト粒度No.との関係を第
8図に示す。浸炭温度が高くなるにつれて、オー
ステナイトが粗大化することが明らかである。 実施例 7 第3表に示す化学組成を有する本発明鋼6につ
いては、実施例1と同様にして1250℃の温度に加
熱した後、また、比較鋼7については、これを前
記式で規定される温度(1160℃)よりも低い温度
1100℃に加熱した後に、それぞれを熱間圧延して
直径15mmの圧延材とした。これを酸洗いし、脱ス
ケールした後、そのまま、又は10%の冷間加工を
施し、975℃の温度に7時間
【表】
【表】
【表】 加熱して、疑似浸炭処理し、このようにして得ら
れた鋼について、そのオーステナイト結晶粒度を
測定した。その結果、本発明鋼によれば、オース
テナイト粗大化率は非冷間加工部でも、10%加工
部でも0%であつたが、比較鋼によれば、非加工
部で50%、10%加工部では100%に達した。尚、
ここにオーステナイト粗大化率とは、粒度No.6よ
り大きい結晶粒の割合を示す。
【図面の簡単な説明】
第1図はAl/N重量非と結晶粒粗大化率との
関係を示すグラフ、第2図(Al+2N)量と結晶
粒粗大化率との関係を示すグラフ、第3図は
(Al+2N)量と熱間圧前加熱温度と熱間圧延後
の鋼中のAlN量との関係を示すグラフ、第4図
は本発明の方法による鋼1及び比較鋼2,3,4
及び5の転動疲労試験における応力繰り返し数と
破損率との関係を示すグラフ、第5図は転動疲労
試験において試験片の10%の破壊が生じるときを
寿命とし、この寿命とS含有量との関係を示すグ
ラフ、第6図は第5図と同様に試験片寿命と
Al2O3量との関係を示すグラフ、第7図は本発明
による鋼を浸炭焼入れ焼戻し処理したときの表面
からの深さとHv硬さとの関係を示すグラフ、第
8図は本発明鋼1を本発明に従つて処理したとき
の浸炭温度とオーステナイト粒度No.との関係を比
較方法と共に示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%で C 0.05〜0.35%、 Si 0.4%以下、 Mn 0.5〜2.0%、 Al2O3 20ppm以下、 Al及びNをAl/N重量比1.9〜3.5の範囲で(Al
    +2N)として0.045〜0.065%、 S 0.01%以下、及び Cr 0.3〜1.5%を含有する鋼を、熱間圧延前に
    次式で規定される温度T(℃) T≧3750(Al%+2N%)+950 (但し、元素%は当該元素の鋼中の重量%を意味
    する。) に加熱し、この後に熱間圧延して、圧延後の
    AlN析出量を40ppm以下とすることを特徴とす
    る転動疲労特性のすぐれたベアリング用肌焼鋼の
    製造方法。
JP12823684A 1984-06-20 1984-06-20 ベアリング用肌焼鋼の製造方法 Granted JPS616212A (ja)

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