JPH07238341A - 高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼 - Google Patents
高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼Info
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- JPH07238341A JPH07238341A JP6430894A JP6430894A JPH07238341A JP H07238341 A JPH07238341 A JP H07238341A JP 6430894 A JP6430894 A JP 6430894A JP 6430894 A JP6430894 A JP 6430894A JP H07238341 A JPH07238341 A JP H07238341A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高画圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼を提供
する。 【構成】合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：０．４０〜
０．８０％、Ｓｉ：０．３５〜３．０％、Ｍｎ：０．３
５〜１．５％、Ｃｒ：０．１０〜３．０％、Ｖ：０．０
５〜０．５０％であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物
からなる鋼を高周波焼入れして用いることを特徴とする
高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼。さらにＮｉ：
３．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｎｂ：０．１０％
以下、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｓ ：０．
２０％以下、Ｔｅ：０．２０％以下、Ｃａ：０．００５
０％以下のうち１種または２種以上を含むことができ
る。
する。 【構成】合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：０．４０〜
０．８０％、Ｓｉ：０．３５〜３．０％、Ｍｎ：０．３
５〜１．５％、Ｃｒ：０．１０〜３．０％、Ｖ：０．０
５〜０．５０％であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物
からなる鋼を高周波焼入れして用いることを特徴とする
高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼。さらにＮｉ：
３．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｎｂ：０．１０％
以下、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｓ ：０．
２０％以下、Ｔｅ：０．２０％以下、Ｃａ：０．００５
０％以下のうち１種または２種以上を含むことができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性と面圧疲労強
度に優れた高周波焼入れして用いる鋼に関する。
度に優れた高周波焼入れして用いる鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで耐摩耗性と面圧疲労強度が要求
される部品または部位には、ＳＵＪ２に代表される軸受
鋼やＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０などに代表される浸炭
軸受鋼が用いられてきた。高周波焼入れに用いられる炭
素鋼は、一般的に軸受け鋼や浸炭軸受け鋼に比べて転動
寿命が低く、耐摩耗性と面圧疲労強度が高いレベルで要
求される部品には不適当であった。
される部品または部位には、ＳＵＪ２に代表される軸受
鋼やＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０などに代表される浸炭
軸受鋼が用いられてきた。高周波焼入れに用いられる炭
素鋼は、一般的に軸受け鋼や浸炭軸受け鋼に比べて転動
寿命が低く、耐摩耗性と面圧疲労強度が高いレベルで要
求される部品には不適当であった。
【０００３】ところが、高周波焼入れした部位をそのま
ま軸受けとして用いる部品が最近増加してきた。また省
エネルギー、インライン化のニーズにより従来は浸炭焼
入材により製造されていた部品が、高周波焼入にて製造
されるようになってきた。これにともない、耐摩耗性と
面圧疲労強度および被削性に優れる高周波焼入用鋼の要
求が増してきた。
ま軸受けとして用いる部品が最近増加してきた。また省
エネルギー、インライン化のニーズにより従来は浸炭焼
入材により製造されていた部品が、高周波焼入にて製造
されるようになってきた。これにともない、耐摩耗性と
面圧疲労強度および被削性に優れる高周波焼入用鋼の要
求が増してきた。
【０００４】高周波焼入用鋼の耐摩耗性と面圧疲労強度
を向上させるためには、高周波焼入後の表面硬さを高め
るＣ量を増加させるのが最も有効であるが、Ｃ量は鋼の
共析点である０．８０％の添加が限界で、０．８０％以
上添加してもむしろ表面硬さが低下し、強度向上の低下
を招く。またＣ量が高ければ素材状態における硬さを高
め、被削性を損なうなどの弊害をもたらす。またＯ含有
率の低減やＳｉ、Ｃｒの添加なども検討されているが、
耐摩耗性と面圧疲労強度を大幅に向上するには至らなか
った。
を向上させるためには、高周波焼入後の表面硬さを高め
るＣ量を増加させるのが最も有効であるが、Ｃ量は鋼の
共析点である０．８０％の添加が限界で、０．８０％以
上添加してもむしろ表面硬さが低下し、強度向上の低下
を招く。またＣ量が高ければ素材状態における硬さを高
め、被削性を損なうなどの弊害をもたらす。またＯ含有
率の低減やＳｉ、Ｃｒの添加なども検討されているが、
耐摩耗性と面圧疲労強度を大幅に向上するには至らなか
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な事情を背景としてなされたもので、本発明の目的とす
るところは、耐摩耗性と面圧疲労強度に優れる高周波焼
入用鋼を提供するところにある。
な事情を背景としてなされたもので、本発明の目的とす
るところは、耐摩耗性と面圧疲労強度に優れる高周波焼
入用鋼を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は種々の合金元
素の組合せについて検討した結果、耐摩耗性と面圧疲労
強度を向上させるためにはＳｉとＶを複合添加すること
が極めて効果的であることを見いだした。
素の組合せについて検討した結果、耐摩耗性と面圧疲労
強度を向上させるためにはＳｉとＶを複合添加すること
が極めて効果的であることを見いだした。
【０００７】すなわち、本発明の耐摩耗性と画圧疲労強
度に擾れた高周波焼入鋼は、合金元素の含有率が質量％
で、 Ｃ ：０．４０〜０．８０％、 Ｓｉ：０．３５〜３．０％、 Ｍｎ：０．３５〜１．５％、 Ｃｒ：０．１０〜３．０％、 Ｖ ：０．０５〜０．５％であり、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなることを特徴とする。また、上記の合
金元素に加えて、質量％で、 Ｎｉ：３．０％以下、 Ｍｏ：１．０％以下、 Ｎｂ：０．１０％以下 Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％のうち１種または
２種以上を含むことができる。
度に擾れた高周波焼入鋼は、合金元素の含有率が質量％
で、 Ｃ ：０．４０〜０．８０％、 Ｓｉ：０．３５〜３．０％、 Ｍｎ：０．３５〜１．５％、 Ｃｒ：０．１０〜３．０％、 Ｖ ：０．０５〜０．５％であり、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなることを特徴とする。また、上記の合
金元素に加えて、質量％で、 Ｎｉ：３．０％以下、 Ｍｏ：１．０％以下、 Ｎｂ：０．１０％以下 Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％のうち１種または
２種以上を含むことができる。
【０００８】また、上記の合金元素に加えて、質量％
で、 Ｓ ：０．２０％以下、 Ｔｅ：０．２０％以下、 Ｃａ：０．００５０％以下のうち１種または２種以上の
被削性向上元素を含むことができる。
で、 Ｓ ：０．２０％以下、 Ｔｅ：０．２０％以下、 Ｃａ：０．００５０％以下のうち１種または２種以上の
被削性向上元素を含むことができる。
【０００９】以下に各合金成分の限定理由について説明
する。 Ｃ ：０．４０〜０．８０％ Ｃは高周波焼入後、 鋼の強度を保持するために必須の
元素であり、高周波焼入れ後の表面硬さを維持するため
に０．４０％以上添加する必要がある。しかし、その含
有率が ０．８０％の共析点を超えて添加するとむしろ
表画硬さが低下し、強度向上の劣化を招く。また初析セ
メンタイトが生成して靭性にを損なうばかりでなく、素
材状態における材料硬さを高め、被削性を損なうなどの
弊害をもたらすので、Ｃ含有率の上限を０．８０％とす
る。
する。 Ｃ ：０．４０〜０．８０％ Ｃは高周波焼入後、 鋼の強度を保持するために必須の
元素であり、高周波焼入れ後の表面硬さを維持するため
に０．４０％以上添加する必要がある。しかし、その含
有率が ０．８０％の共析点を超えて添加するとむしろ
表画硬さが低下し、強度向上の劣化を招く。また初析セ
メンタイトが生成して靭性にを損なうばかりでなく、素
材状態における材料硬さを高め、被削性を損なうなどの
弊害をもたらすので、Ｃ含有率の上限を０．８０％とす
る。
【００１０】Ｓｉ：０．３５〜３．０％ Ｓｉは本発明において重要な役割をもつ元素であって、
鋼に焼もどし軟化抵抗を与えるため添加するが、Ｖと共
存させることによって 一層その効果を強めることが出
来る。その効果を発揮させるのには０．３５％以上の含
有率が必要である。しかし、過剰に添加してもその効果
が飽和するのみならず、鍛造性および被削性を損なうな
どの不都合をもたらすので、Ｓｉ含有率の上限を３．０
％とする。
鋼に焼もどし軟化抵抗を与えるため添加するが、Ｖと共
存させることによって 一層その効果を強めることが出
来る。その効果を発揮させるのには０．３５％以上の含
有率が必要である。しかし、過剰に添加してもその効果
が飽和するのみならず、鍛造性および被削性を損なうな
どの不都合をもたらすので、Ｓｉ含有率の上限を３．０
％とする。
【００１１】Ｍｎ：０．３５〜１．５％ Ｍｎは鋼の熱間加工性を高め、焼入性を確保するために
０．３５％以上添加する。しかし、過剰に添加すると素
材の被削性を損なうのでＭｎの含有率の上限を１．５％
とする。
０．３５％以上添加する。しかし、過剰に添加すると素
材の被削性を損なうのでＭｎの含有率の上限を１．５％
とする。
【００１２】Ｃｒ：０．１０〜３．０％ Ｃｒは鋼の焼入性を増し、軟化抵抗を高める元素なので
０．１０％以上添加するが、過剰に添加してもその効果
は飽和し、いたずらにコストを高めるのみなので、含有
率の上限を３．０％とした。
０．１０％以上添加するが、過剰に添加してもその効果
は飽和し、いたずらにコストを高めるのみなので、含有
率の上限を３．０％とした。
【００１３】Ｖ ：０．０５〜０．５０％ ＶはＳｉとともに本発明において重要な役割をもつ元素
で、鋼の結晶粒界を微細化する効果を持つが、特にＳｉ
と共存する場合、相乗的に焼戻し軟化抵抗を高める効果
を持つ。特に、転動疲労によって短寿命で破壊する現象
を防止するのに有効な元素である。これらの効果を発揮
するためには前記Ｓｉ含有率の範囲で、Ｖ含有率０．０
５％以上を必要とする。しかし、過剰に添加してもその
効果は飽和するので上限を０．５０％とする。
で、鋼の結晶粒界を微細化する効果を持つが、特にＳｉ
と共存する場合、相乗的に焼戻し軟化抵抗を高める効果
を持つ。特に、転動疲労によって短寿命で破壊する現象
を防止するのに有効な元素である。これらの効果を発揮
するためには前記Ｓｉ含有率の範囲で、Ｖ含有率０．０
５％以上を必要とする。しかし、過剰に添加してもその
効果は飽和するので上限を０．５０％とする。
【００１４】Ｎｉ：３．０％以下 Ｍｏ：１．０％以下 Ｎｂ：０．１０％以下 Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％ Ｎｉ、ＭｏおよびＮｂは、硬化層部の靭性を高め、硬化
層深さを深める元素なので、それぞれ３．０％以下、
１．０％以下および０．１０％以下で単独に、または複
合添加してもよい。またＢは素材での鋼の硬さの上昇を
招くことなく、硬化層深さを深める唯一の元素である。
Ｂ効果の最も安定する０．０００５〜０．００５０％の
範囲で単独に、または他元素と複合添加してもよい。
層深さを深める元素なので、それぞれ３．０％以下、
１．０％以下および０．１０％以下で単独に、または複
合添加してもよい。またＢは素材での鋼の硬さの上昇を
招くことなく、硬化層深さを深める唯一の元素である。
Ｂ効果の最も安定する０．０００５〜０．００５０％の
範囲で単独に、または他元素と複合添加してもよい。
【００１５】Ｓ ：０．２０％以下、 Ｔｅ：０．２０％以下、 Ｃａ：０．００５０％以下 被削性を特に高めたい場合に添加する元素であって、
Ｓ、丁ｅおよびＣａそれぞれ ０．２０％以下、０．２
０％以下および０．００５０％以下の範囲で単独に、ま
たは複合添加してもよい。ただしこれ以上添加すると機
械的性質が劣化するので上限を定めた。
Ｓ、丁ｅおよびＣａそれぞれ ０．２０％以下、０．２
０％以下および０．００５０％以下の範囲で単独に、ま
たは複合添加してもよい。ただしこれ以上添加すると機
械的性質が劣化するので上限を定めた。
【００１６】高周波焼入れ 高周波焼入れにより表層部はマルテンサイト化して硬化
されるのみならず、大きな圧縮残留応力が導入される。
この圧縮残留応力は疲労亀裂の発生と伝播を遅滞させる
ため、高面圧疲労強度に優れた部品が得られる。またＳ
ｉを０．３５〜３．０％添加した場合ＡＣ３変態点が上
昇するため、完全にオーステナイト化するためには通常
より高温にする必要がある。この場合、焼入焼戻し処理
などでは高逼のため酸化スケールが付き、製品寸法の変
化や歩留りの低下をもたらす。また熱処理コストの増加
や加熱炉の寿命低下を招く。しかしながら高周波焼入れ
の場合、短時間加熱なので酸化の程度も著しく小さいた
め良好な表面性状が確保でき、かつ電力調節により簡単
にかつ低コストで高温度を簡単に得られる利点がある。
されるのみならず、大きな圧縮残留応力が導入される。
この圧縮残留応力は疲労亀裂の発生と伝播を遅滞させる
ため、高面圧疲労強度に優れた部品が得られる。またＳ
ｉを０．３５〜３．０％添加した場合ＡＣ３変態点が上
昇するため、完全にオーステナイト化するためには通常
より高温にする必要がある。この場合、焼入焼戻し処理
などでは高逼のため酸化スケールが付き、製品寸法の変
化や歩留りの低下をもたらす。また熱処理コストの増加
や加熱炉の寿命低下を招く。しかしながら高周波焼入れ
の場合、短時間加熱なので酸化の程度も著しく小さいた
め良好な表面性状が確保でき、かつ電力調節により簡単
にかつ低コストで高温度を簡単に得られる利点がある。
【００１７】
【実施例】表１に示す化学組成をもつ熱間圧延鋼材か
ら、試験部直径１２．３ｍｍのラジアル型転動疲労試験
片を削り出し、表２に示す条件で高周波焼入焼戻し処理
施した。また高周波焼入れの比較として、比較例４のみ
表２に示す条件で焼入焼戻し処理をした。処理後、表面
研削を行い転動疲労試験に供した。転動試験はラジアル
型転動疲労試験により、ＳＵＪ２製ボールを用いて面圧
５８８０ＭＰａにて試験を実施した。試験結果を表３に
示す
ら、試験部直径１２．３ｍｍのラジアル型転動疲労試験
片を削り出し、表２に示す条件で高周波焼入焼戻し処理
施した。また高周波焼入れの比較として、比較例４のみ
表２に示す条件で焼入焼戻し処理をした。処理後、表面
研削を行い転動疲労試験に供した。転動試験はラジアル
型転動疲労試験により、ＳＵＪ２製ボールを用いて面圧
５８８０ＭＰａにて試験を実施した。試験結果を表３に
示す
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】表３から明らかなようにＳｉとＶを複合添
加した本発明の実施例１から１２は転動疲労試験におけ
る累積破損確率１０％（Ｌ１０）が著しい向上を示して
いる。
加した本発明の実施例１から１２は転動疲労試験におけ
る累積破損確率１０％（Ｌ１０）が著しい向上を示して
いる。
【００２２】これに対して、比較例１は従来鋼ＳＡＥ１
０７０であり、Ｓｉ、Ｖの含有率が低いためＬ１０寿命
が低い。
０７０であり、Ｓｉ、Ｖの含有率が低いためＬ１０寿命
が低い。
【００２３】比較例２、３は実施例に対してそれぞれＳ
ｉ、Ｖ含有率が低い例である。Ｓｉ、Ｖ複合添加材に比
べてＬ１０寿命が低い。特にＶのみ添加した比較例２で
は、寿命向上効果が小さい。そなわちＶはＳｉと共存し
てこそＬ１０寿命向上の効果があることがわかる。
ｉ、Ｖ含有率が低い例である。Ｓｉ、Ｖ複合添加材に比
べてＬ１０寿命が低い。特にＶのみ添加した比較例２で
は、寿命向上効果が小さい。そなわちＶはＳｉと共存し
てこそＬ１０寿命向上の効果があることがわかる。
【００２４】表３の実施例１〜１２は本発明に係わる成
分組成および高周波焼入することの条件すべてを満足す
る実施例であり、転動疲労特性、ドリル被削性および高
周波焼入性の全てに優れている。
分組成および高周波焼入することの条件すべてを満足す
る実施例であり、転動疲労特性、ドリル被削性および高
周波焼入性の全てに優れている。
【００２５】これに対して、比較例１は従来鋼ＳＡＥ１
０７０であり、Ｓｉ、Ｖの含有率が低いためＬ１０寿命
が低い。またＭｎ量が高いため素材硬さが高く、被削性
も実施例１〜１２に比べて低い。
０７０であり、Ｓｉ、Ｖの含有率が低いためＬ１０寿命
が低い。またＭｎ量が高いため素材硬さが高く、被削性
も実施例１〜１２に比べて低い。
【００２６】比較例２、３は実施例４に対してそれぞれ
Ｓｉ、Ｖ含有率が低い例である。Ｓｉ、Ｖ複合添加材に
比べてＬ１０寿命が低い。特にＶのみ添加した比較例２
では、寿命向上効果が小さい。そなわちＶはＳｉと共存
してこそＬ１０寿命向上の効果が発揮されることがわか
る。
Ｓｉ、Ｖ含有率が低い例である。Ｓｉ、Ｖ複合添加材に
比べてＬ１０寿命が低い。特にＶのみ添加した比較例２
では、寿命向上効果が小さい。そなわちＶはＳｉと共存
してこそＬ１０寿命向上の効果が発揮されることがわか
る。
【００２７】比較例４は、実施例１と同じ成分材である
が、焼入焼戻し処理材である。Ｌ１０寿命が低くなるの
は、疲労亀裂の発生と伝播を抑制する亀裂圧縮残留応力
が焼入れ焼戻し材では小さいためと考えられる。
が、焼入焼戻し処理材である。Ｌ１０寿命が低くなるの
は、疲労亀裂の発生と伝播を抑制する亀裂圧縮残留応力
が焼入れ焼戻し材では小さいためと考えられる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、固有の合金元素の選択
によって、高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼を提
供することができる。
によって、高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼を提
供することができる。
Claims (3)
- 【請求項１】合金元素の含有率が質量％で、 Ｃ ：０．４０〜０．８０％、 Ｓｉ：０．３５〜３．０％、 Ｍｎ：０．３５〜１．５％、 Ｃｒ：０．１０〜３．０％、 Ｖ ：０．０５〜０．５０％であり、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物からなる鋼を高周波焼入れして用いること
を特徴とする高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼。 - 【請求項２】 請求項１記載の合金元素に加えて、質量
％で、 Ｎｉ：３．０％以下、 Ｍｏ：１．０％以下、 Ｎｂ：０．１０％以下 Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％ のうち１種または２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなる鋼を高周波焼入れして用いることを
特徴とする高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の合金元素に加え
て、質量％で、 Ｓ ：０．２０％以下、 Ｔｅ：０．２０％以下、 Ｃａ：０．００５０％以下のうち１種または２種以上の
被削性向上元素を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物
からなる鋼を高周波焼入れして用いることを特徴とする
高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6430894A JPH07238341A (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6430894A JPH07238341A (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07238341A true JPH07238341A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=13254490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6430894A Pending JPH07238341A (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 高面圧疲労強度に優れた高周波焼入用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07238341A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0894873A1 (en) * | 1997-08-01 | 1999-02-03 | Ovako Steel AB | Vanadium alloyed bearing steel |
| CN106636922A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-10 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 高强微合金化耐磨球料用钢及其生产方法 |
| JP2020100896A (ja) * | 2018-12-20 | 2020-07-02 | 日本製鉄株式会社 | 高周波焼入れ用綱および高周波焼入れ部品 |
-
1994
- 1994-02-24 JP JP6430894A patent/JPH07238341A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0894873A1 (en) * | 1997-08-01 | 1999-02-03 | Ovako Steel AB | Vanadium alloyed bearing steel |
| CN106636922A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-10 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 高强微合金化耐磨球料用钢及其生产方法 |
| JP2020100896A (ja) * | 2018-12-20 | 2020-07-02 | 日本製鉄株式会社 | 高周波焼入れ用綱および高周波焼入れ部品 |
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