JPH0747795B2 - 中炭素クロム系軸受鋼 - Google Patents
中炭素クロム系軸受鋼Info
- Publication number
- JPH0747795B2 JPH0747795B2 JP2285900A JP28590090A JPH0747795B2 JP H0747795 B2 JPH0747795 B2 JP H0747795B2 JP 2285900 A JP2285900 A JP 2285900A JP 28590090 A JP28590090 A JP 28590090A JP H0747795 B2 JPH0747795 B2 JP H0747795B2
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- Japan
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- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は自動車、建設機械、農業機械等の異物が混入
した潤滑環境下で使用される転がり軸受の内輪、外輪お
よび転動体を製造する、特に転がり疲れ寿命の改善を図
った軸受鋼に関するものである。
した潤滑環境下で使用される転がり軸受の内輪、外輪お
よび転動体を製造する、特に転がり疲れ寿命の改善を図
った軸受鋼に関するものである。
〈従来の技術〉 近年、機械の小型、軽量化、低コストが要求されてお
り、これに応じて従来よりも一層軸受の使用条件が苛酷
化している。また、これに加えて、長寿命化が要求され
る状況にある。
り、これに応じて従来よりも一層軸受の使用条件が苛酷
化している。また、これに加えて、長寿命化が要求され
る状況にある。
従来高負荷用に使われ、ころ軸受用を製造する鋼として
は、JISに規定される高炭素クロム軸受鋼SUJ2やSUJ3、
または肌焼き合金鋼を用いるのが一般的である。これ
を、潤滑油中に異物が混入する環境下で使用した場合に
は、転がり軸受の寿命は清浄な潤滑油中で使用した場合
の1/5〜1/10に低下する。
は、JISに規定される高炭素クロム軸受鋼SUJ2やSUJ3、
または肌焼き合金鋼を用いるのが一般的である。これ
を、潤滑油中に異物が混入する環境下で使用した場合に
は、転がり軸受の寿命は清浄な潤滑油中で使用した場合
の1/5〜1/10に低下する。
この様な異物が混入した環境下で使用される軸受では、
かかる異物の侵入に対してはシールを軸受に取付けるこ
とにより侵入防止を図るのが一般的である。特に苛酷な
環境下によっては完全に異物の侵入を阻止することは難
しく、転がり接触の荷重を下げるために、軸受の寸法を
大きくとるのが一般的である。
かかる異物の侵入に対してはシールを軸受に取付けるこ
とにより侵入防止を図るのが一般的である。特に苛酷な
環境下によっては完全に異物の侵入を阻止することは難
しく、転がり接触の荷重を下げるために、軸受の寸法を
大きくとるのが一般的である。
〈発明が解決しようとする課題〉 異物が混入した潤滑環境下で使用される転がり軸受に、
異物が侵入するのを防止する目的でシールを取付ける
と、軸受の回転運動エネルギーの損失を招き、コストを
増大させ、更に軸受の形状を複雑化させる。
異物が侵入するのを防止する目的でシールを取付ける
と、軸受の回転運動エネルギーの損失を招き、コストを
増大させ、更に軸受の形状を複雑化させる。
一方、転がり軸受において硬い異物が潤滑油中に混入す
ると、軌道面と転動体の接触面にこの異物の噛込みが見
られ、軌道面が塑性変形し圧痕を発生する。また、この
圧痕の縁に応力が集中し、これが繰返し応力による疲労
亀裂の起点になって剥離を生じ、軸受の短寿命の原因と
なる。この様に潤滑油中に異物が混入した場合は、球軸
受に比べてころ軸受は異物の噛込む能率は高まり、球軸
受以上に耐久寿命が低下し、従来のSUJ2等の軸受では極
端に寿命が低下してしまい、かかる苛酷な使用条件では
対応出来ないと言う問題点がある。
ると、軌道面と転動体の接触面にこの異物の噛込みが見
られ、軌道面が塑性変形し圧痕を発生する。また、この
圧痕の縁に応力が集中し、これが繰返し応力による疲労
亀裂の起点になって剥離を生じ、軸受の短寿命の原因と
なる。この様に潤滑油中に異物が混入した場合は、球軸
受に比べてころ軸受は異物の噛込む能率は高まり、球軸
受以上に耐久寿命が低下し、従来のSUJ2等の軸受では極
端に寿命が低下してしまい、かかる苛酷な使用条件では
対応出来ないと言う問題点がある。
そこで、本発明鋼は、ころ軸受等の高負荷に耐えられる
靱性と焼入焼戻硬さと焼戻軟化抵抗を高めて、硬い異物
の噛込みによる塑性変形を起こり難くして、亀裂の発生
と亀裂の進行を抑制して、異物が混入した潤滑油中にあ
っても、靱性と転がり疲労寿命が優れる中炭素クロム系
軸受鋼を提供することにある。
靱性と焼入焼戻硬さと焼戻軟化抵抗を高めて、硬い異物
の噛込みによる塑性変形を起こり難くして、亀裂の発生
と亀裂の進行を抑制して、異物が混入した潤滑油中にあ
っても、靱性と転がり疲労寿命が優れる中炭素クロム系
軸受鋼を提供することにある。
〈課題を解決するための手段〉 そこで、本発明は重量％でＣ含有量が0.4〜0.8％未満、
Si含有量が0.51〜1.2％、Mn含有量が1.0％以下、Cr含有
量が3.01〜4.0％未満、Mo含有量が0.1〜1.0％、残りがF
eおよび不可避な不純成分からなり、浸炭または、浸炭
窒化処理をして、表面に面積率で15〜20％未満の炭化物
または、炭窒化物を有する転がり疲労寿命特性の優れた
中炭素クロム系軸受鋼としたものであり、かかる構成に
より、基地は高負荷に耐える靱性と焼戻軟化抵抗を高
め、更に、表面に実用深さで0.5mm程度の浸炭層また
は、浸炭窒化層を形成させて、表面に面積率で15〜20％
未満の炭化物または炭窒化物を分散析出させることによ
り、基地を強化して、転がり疲労強度を増し、異物が混
入した潤滑油中にあっても転がり疲労寿命が優れること
を特徴とすることによって、この問題の解決を図った
（ここで実用深さとは、硬さHV750以上になっている深
さを言う）。
Si含有量が0.51〜1.2％、Mn含有量が1.0％以下、Cr含有
量が3.01〜4.0％未満、Mo含有量が0.1〜1.0％、残りがF
eおよび不可避な不純成分からなり、浸炭または、浸炭
窒化処理をして、表面に面積率で15〜20％未満の炭化物
または、炭窒化物を有する転がり疲労寿命特性の優れた
中炭素クロム系軸受鋼としたものであり、かかる構成に
より、基地は高負荷に耐える靱性と焼戻軟化抵抗を高
め、更に、表面に実用深さで0.5mm程度の浸炭層また
は、浸炭窒化層を形成させて、表面に面積率で15〜20％
未満の炭化物または炭窒化物を分散析出させることによ
り、基地を強化して、転がり疲労強度を増し、異物が混
入した潤滑油中にあっても転がり疲労寿命が優れること
を特徴とすることによって、この問題の解決を図った
（ここで実用深さとは、硬さHV750以上になっている深
さを言う）。
この発明鋼においてＣ含有量を0.4〜0.8％未満に限定し
た理由を述べる。Ｃは機械的強度、靱性を高めるのに有
効な合金元素である。Ｃ含有量の下限を0.4％とした
は、これ以下では靱性は高くなるが機械的強度の低下が
大きく、また、上限を0.8％未満としたのは、これを越
えると、機械的強度は高くなるが靱性を大きく低下させ
るからである。
た理由を述べる。Ｃは機械的強度、靱性を高めるのに有
効な合金元素である。Ｃ含有量の下限を0.4％とした
は、これ以下では靱性は高くなるが機械的強度の低下が
大きく、また、上限を0.8％未満としたのは、これを越
えると、機械的強度は高くなるが靱性を大きく低下させ
るからである。
Si含有量を0.51から1.2％に限定した理由を述べる。Si
は溶製時の脱酸に必要であるとともに基地に固溶し焼戻
軟化抵抗を高め、また、浸炭または浸炭窒化層の炭化物
または炭窒化物の網状を防止する効果があり、転がり疲
労寿命を向上させるに有効な元素である。Si含有量の下
限を0.51％としたのは、それ以下ではその効果が小さい
ためで、また上限を1.2％としたのは、これ以上含有す
ると塑性加工性を低下させるからである。
は溶製時の脱酸に必要であるとともに基地に固溶し焼戻
軟化抵抗を高め、また、浸炭または浸炭窒化層の炭化物
または炭窒化物の網状を防止する効果があり、転がり疲
労寿命を向上させるに有効な元素である。Si含有量の下
限を0.51％としたのは、それ以下ではその効果が小さい
ためで、また上限を1.2％としたのは、これ以上含有す
ると塑性加工性を低下させるからである。
Mn含有量を1.0以下とした理由を述べる。Mnは焼入性を
向上させるのに必要であり、上限を1.0％としたのはMn
を多くすると残留オーステナイト量を著しく増大させ転
がり疲労寿命を低下させるためである。
向上させるのに必要であり、上限を1.0％としたのはMn
を多くすると残留オーステナイト量を著しく増大させ転
がり疲労寿命を低下させるためである。
Crは焼入性を向上させる他、焼入により基地の固溶強化
と浸炭または浸炭窒化の促進に有効な元素である。ま
た、炭化物形成元素としてM3Cに含まれ炭化物の粒成長
を抑制し、更にCr濃度が高まると硬くて、粒成長の遅い
M7C3に変える働きがあり、転がり疲労寿命を向上させる
に有効である。Cr含有量の下限を3.01％としたのは、基
地を強化させるに必要なためと、浸炭による炭化物、ま
たは浸炭窒化による炭窒化物の増大に伴う基地中のCr量
の低下を補うためである。また、上限を4.0％未満とし
たのは、これを越えたCr添加では、塑性加工性を向上低
下させることと、高価になることからである。そこでCr
含有量を3.01％〜4.0％未満とした。
と浸炭または浸炭窒化の促進に有効な元素である。ま
た、炭化物形成元素としてM3Cに含まれ炭化物の粒成長
を抑制し、更にCr濃度が高まると硬くて、粒成長の遅い
M7C3に変える働きがあり、転がり疲労寿命を向上させる
に有効である。Cr含有量の下限を3.01％としたのは、基
地を強化させるに必要なためと、浸炭による炭化物、ま
たは浸炭窒化による炭窒化物の増大に伴う基地中のCr量
の低下を補うためである。また、上限を4.0％未満とし
たのは、これを越えたCr添加では、塑性加工性を向上低
下させることと、高価になることからである。そこでCr
含有量を3.01％〜4.0％未満とした。
Moは焼入後の到達硬さと焼戻軟化抵抗を高め、転がり疲
労寿命を向上させるに有効な元素である。Mo含有量の下
限を0.1％としたのは、それ以下では添加効果が少な
く、また上限を1.0％としたのはそれを越えると高価と
なるためである。そこでMo含有量を0.1％〜1.0％とし
た。
労寿命を向上させるに有効な元素である。Mo含有量の下
限を0.1％としたのは、それ以下では添加効果が少な
く、また上限を1.0％としたのはそれを越えると高価と
なるためである。そこでMo含有量を0.1％〜1.0％とし
た。
次に浸炭による炭化物または浸炭窒化による炭窒化物の
面積率を規定した理由を述べる。即ち面積率15％以下で
は異物の噛込みによる軌道面の塑性変形を阻止する効果
が小さいため下限を15％とした。また、上限を20％未満
にしたのはそれを越えると、炭化物または炭窒化物の粒
子の粗大化が助長されかえって靱性が損なわれ、転がり
疲労寿命の向上効果が期待できないからである。従って
炭化物または炭窒化物の面積率を15〜20％未満とするこ
とによって耐異物圧痕特性と耐亀裂伝播性を高めること
ができる。
面積率を規定した理由を述べる。即ち面積率15％以下で
は異物の噛込みによる軌道面の塑性変形を阻止する効果
が小さいため下限を15％とした。また、上限を20％未満
にしたのはそれを越えると、炭化物または炭窒化物の粒
子の粗大化が助長されかえって靱性が損なわれ、転がり
疲労寿命の向上効果が期待できないからである。従って
炭化物または炭窒化物の面積率を15〜20％未満とするこ
とによって耐異物圧痕特性と耐亀裂伝播性を高めること
ができる。
〈実施例〉 本発明の実施例の化学成分を第１表に示す。材料は熱間
圧延にてφ65に加工して試験材とした。また、比較従来
例にはJIS鋼種SUJ2を用いた。なお、熱処理は本発明例
では900〜950°で３〜４時間浸炭窒化処理を施し、その
まま焼入したものである。また、比較例では820〜860°
で３〜４時間浸炭窒化処理を施し、そのまま焼入したも
のである。更に従来例では840°から塩浴焼入を行った
後、180°で1.5時間の焼戻を行ったものを用いた。
圧延にてφ65に加工して試験材とした。また、比較従来
例にはJIS鋼種SUJ2を用いた。なお、熱処理は本発明例
では900〜950°で３〜４時間浸炭窒化処理を施し、その
まま焼入したものである。また、比較例では820〜860°
で３〜４時間浸炭窒化処理を施し、そのまま焼入したも
のである。更に従来例では840°から塩浴焼入を行った
後、180°で1.5時間の焼戻を行ったものを用いた。
○ 転がり疲労寿命特性 転がり疲労寿命試験には森式スラスト型転がり寿命試験
機を使用した。試験条件として最大接触面圧を500kgf/m
m2、回転数1800rpm、混入異物は45〜100μｍのセメンタ
イト系粉末を0.28/lの割合で＃60スピンドル油中に混入
させた潤滑油で行った。
機を使用した。試験条件として最大接触面圧を500kgf/m
m2、回転数1800rpm、混入異物は45〜100μｍのセメンタ
イト系粉末を0.28/lの割合で＃60スピンドル油中に混入
させた潤滑油で行った。
また、L10寿命は試料の累積破損率が10％となるのに要
する前記最大接触面圧の繰返し回数で示す。
する前記最大接触面圧の繰返し回数で示す。
試験結果を第２表に示す。
第２表においてNo.2の比較例では、表面浸炭窒化によっ
て炭素化物量が増加し、L10寿命は、No.3の従来例に比
較して約2.5倍向上する。しかし、転がり疲労の長寿命
化にはまだ不十分である。実施例１は、Crを約３％と高
め、主たる炭化物をM3C＋M7C3に変え炭化物の粗大化を
抑え、更にSi,Moを高めて基地の固溶強化を図り、焼戻
軟化抵抗を高めることにより転がり疲労寿命を向上させ
たものである。
て炭素化物量が増加し、L10寿命は、No.3の従来例に比
較して約2.5倍向上する。しかし、転がり疲労の長寿命
化にはまだ不十分である。実施例１は、Crを約３％と高
め、主たる炭化物をM3C＋M7C3に変え炭化物の粗大化を
抑え、更にSi,Moを高めて基地の固溶強化を図り、焼戻
軟化抵抗を高めることにより転がり疲労寿命を向上させ
たものである。
○ 浸炭窒化層の炭窒化物量 浸炭窒化層の0.1mm内部の炭窒化物量を第２表に示す。
本発明例の炭窒化物量は面積率で15〜20％未満で従来例
より格段に多く、転がり疲労寿命に優れる。
より格段に多く、転がり疲労寿命に優れる。
○ シャルピー衝撃試験 10Rノッチ試験片によるシャルピー衝撃値は第２表に示
す。
す。
実施例２、３に示されるように、表面に浸炭窒化層を形
成すると衝撃値に低下が認められるが、実施例１に示さ
れる本発明例では、いずれも従来例より衝撃値は高く、
靱性が高いことが示されている。
成すると衝撃値に低下が認められるが、実施例１に示さ
れる本発明例では、いずれも従来例より衝撃値は高く、
靱性が高いことが示されている。
〈発明の効果〉 本発明によれば、中炭素クロム軸受鋼は、配合成分中に
高価なCrの含有量の少ない中炭素、中Crに、Siおよび、
高価なMoを極力少なく添加することにより、基地の強
度、靱性と焼戻軟化抵抗を高め、更に表面に浸炭また
は、浸炭窒化あるいは窒化後これらを組合せた焼入れ処
理を施すことによって、M3Ｃ型と、M7C3型の炭化物また
は炭窒化物を分散析出させて表層を強化して、特に高負
荷の下で異物が混入した潤滑油環境下の転がり軸受とし
て、低コストでかつ転がり疲労寿命に優れた特性を有し
ている。
高価なCrの含有量の少ない中炭素、中Crに、Siおよび、
高価なMoを極力少なく添加することにより、基地の強
度、靱性と焼戻軟化抵抗を高め、更に表面に浸炭また
は、浸炭窒化あるいは窒化後これらを組合せた焼入れ処
理を施すことによって、M3Ｃ型と、M7C3型の炭化物また
は炭窒化物を分散析出させて表層を強化して、特に高負
荷の下で異物が混入した潤滑油環境下の転がり軸受とし
て、低コストでかつ転がり疲労寿命に優れた特性を有し
ている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今庄 愈正 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (72)発明者 赤江 貞雄 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (56)参考文献 特開 昭63−60257（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−283430（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−272349（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−277764（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−41014（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】異物が混入した潤滑環境下で使用される転
がり軸受用鋼であって、重量％で、Ｃ含有量が0.4〜0.8
％未満、Si含有量が0.51〜1.2％、Mn含有量が1.0％以
下、Cr含有量が3.01〜4.0％未満、Mo含有量が0.1％〜1.
0％，残りがFeおよび不可避な不純成分からなり、浸炭
または浸炭窒化処理によって、表面に面積率で15〜20％
未満の炭化物または炭窒化物を分散析出させたことを特
徴とする転がり疲労寿命特性の優れた中炭素クロム系軸
受鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2285900A JPH0747795B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 中炭素クロム系軸受鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2285900A JPH0747795B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 中炭素クロム系軸受鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04165045A JPH04165045A (ja) | 1992-06-10 |
| JPH0747795B2 true JPH0747795B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=17697477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2285900A Expired - Fee Related JPH0747795B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 中炭素クロム系軸受鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0747795B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3413975B2 (ja) * | 1994-08-08 | 2003-06-09 | 日本精工株式会社 | 耐摩耗性に優れた転がり軸受 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441014A (en) * | 1977-09-07 | 1979-03-31 | Sony Corp | Clock signal generator circuit |
| JPS61272349A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-02 | Daido Steel Co Ltd | 軸受鋼 |
| JPS6360257A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Kobe Steel Ltd | 耐ピツチング性に優れた浸炭用鋼 |
| JPH01283430A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-15 | Kawasaki Steel Corp | 転動疲労寿命特性に優れた軸受 |
-
1990
- 1990-10-25 JP JP2285900A patent/JPH0747795B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04165045A (ja) | 1992-06-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |