JPH0810826A - 軸受用合金鋼冷間引抜加工線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱処理時の異常斑点の発生がない高品質の
軸受用合金鋼冷間引抜加工線材を簡略化された製造工程
により低コストで製造する。 【構成】 機械構造用合金鋼に、Ａｌ：０．０２５〜
０．０４５重量％、Ｎ：０．０１５〜０．０２５重量％
を含む軸受用合金鋼素材を圧延した軸受用合金鋼圧延材
を焼鈍してＡｌＮを分散させたのち、酸洗・被膜処理
し、続いて、冷間引抜加工による減面率が２０〜３５％
の仕上伸線および探傷試験を行って、加熱処理時に異常
斑点の発生がない高品質の軸受用合金鋼冷間引抜加工線
材を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受要素であるボー
ル，ローラー（ストレート状ローラー，テーパー状ロー
ラー等）などの転動体の素材として使用される軸受用合
金鋼冷間引抜加工線材を製造するのに好適な軸受用合金
鋼冷間引抜加工線材の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軸受要素であるボール，ローラーなどの
転動体の素材としては、ＪＩＳ Ｇ４８０５に制定され
る高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ １〜５）がある。

【０００３】このような軸受鋼では、Ｃ含有量が０．９
５〜１．１０重量％とかなり多いものとなっており、熱
処理後は外表面だけでなく内部も硬さが大きいものとな
る。

【０００４】一方、内部の硬さは小さいものとして靭性
を確保し、表面は浸炭等の表面硬化処理によって高硬度
に確保するものとした軸受用合金鋼がある。

【０００５】この軸受用合金鋼では、Ｃ含有量が０．１
５〜０．４０重量％のものとなっていてＳＵＪ２等の軸
受鋼の場合よりも少ないものとなっており、例えば、ク
ロム鋼鋼材（ＳＣｒ４１５，ＳＣｒ４２０，ＳＣｒ４３
５，ＳＡＥ５１２０等）や、クロムモリブデン鋼鋼材
（ＳＣＭ４１５，ＳＣＭ４１８，ＳＣＭ４２０，ＳＣＭ
４２１，ＳＣＭ４３５，ＳＣＭ８２２，ＳＡＥ４１３７
等）や、ニッケルクロムモリブデン鋼鋼材（ＳＮＣＭ２
２０，ＳＮＣＭ４１５，ＳＮＣＭ４２０，ＳＮＣＭ８１
５，ＳＡＥ４３２０，ＳＡＥ８６２０等）など、各種の
ものがあり、おおよそでいえば、Ｃ：０．１５〜０．４
０重量％、Ｓｉ：０．３５重量％以下、Ｍｎ：１．２０
重量％以下、Ｎｉ：５．０重量％以下、Ｃｒ：５．０重
量％以下、Ｍｏ：１．０重量％以下、その他適宜の合金
元素を含むものが用いられる。

【０００６】そして、従来において、軸受を構成するボ
ール，ローラーなどの転動体の素材として使用される軸
受用合金鋼線材を製造するに際しては、上記クロム鋼鋼
材やクロムモリブデン鋼鋼材やニッケルクロムモリブデ
ン鋼鋼材などを素材とした機械構造用合金鋼よりなる軸
受用合金鋼圧延材を酸洗・被膜処理したのち、冷間引抜
加工による伸線および渦流探傷試験を行い、続いて、焼
鈍を行ったのち第２回目の酸洗・被膜処理を施し、続い
て、第２回目の冷間引抜加工による仕上伸線を行って軸
受用合金鋼冷間引抜加工線材を得るようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の軸受用合金鋼冷間引抜加工線材の製造工程で
は、伸線工程が２回あり、したがって伸線前の酸洗・被
膜工程も２回あることから、工程が多く、工程途中での
仕掛り量が増大して、製造コストが上昇するという問題
を有していることから、このような軸受用合金鋼冷間引
抜加工線材を製造するに際しての工程の短縮，工程途中
での仕掛り量の低減，製造コストの削減が望まれている
という課題があった。そして、工程の短縮を単純な方法
により行おうとした場合には、異常斑点を発生しやすい
ものとなるため、このような異常斑点の発生を防止する
ことも課題として存在していた。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、軸受要素であるボール，
ローラーなどの転動体の素材として使用される軸受用合
金鋼冷間引抜加工線材を製造するに際して、伸線工程を
１回のみとしたときでも、その後の浸炭処理等の加熱処
理時において異常斑点が発生するのを防止することが可
能であり、従来の伸線工程を２回として製造した場合に
比べて品質が劣ることがない高品質の軸受用合金鋼冷間
引抜加工線材を製造することが可能であり、したがっ
て、伸線工程を１回で済ますことができることから、伸
線前の酸洗・被膜工程も１回で済ますことができ、工程
の短縮，工程途中での仕掛り量の低減，製造コストの削
減等を図ることが可能である軸受用合金鋼冷間引抜加工
線材の製造方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる軸受用合
金鋼冷間引抜加工線材の製造方法は、機械構造用合金鋼
に、Ａｌ：０．０２５〜０．０４５重量％、Ｎ：０．０
１５〜０．０２５重量％を含む軸受用合金鋼素材を圧延
してなる軸受用合金鋼圧延材を焼鈍してＡｌＮを分散さ
せたのち、酸洗・被膜処理し、続いて、冷間引抜加工に
よる減面率が２０〜３５％の１回のみの仕上伸線および
探傷試験を行って、硬さがＨＲＢ９０〜９８の軸受用合
金鋼冷間引抜加工線材を得る構成としたことを特徴とし
ている。

【００１０】そして、本発明に係わる軸受用合金鋼冷間
引抜加工線材の製造方法の実施態様において、軸受用合
金鋼素材は、機械構造用合金鋼（ＳＣｒ４２０，ＳＣＭ
４２０，ＳＣｒ４３５，ＳＣＭ４３５，ＳＡＥ４３２
０，ＳＡＥ５１２０等）に、Ａｌ：０．０２５〜０．０
４５重量％、Ｎ：０．０１５〜０．０２５重量％を含む
ものとすることができ、より具体的には、例えば、Ｃ：
０．１５〜０．４０重量％、Ｓｉ：０．３５重量％以
下、Ｍｎ：１．２０重量％以下、Ｎｉ：５．０重量％以
下、Ｃｒ：５．０重量％以下、Ｍｏ：１．０重量％以
下、その他適宜の合金元素を含有させたものに、上記の
Ａｌ，Ｎを含むものとすることができる。

【００１１】そして、本発明の実施態様において、焼鈍
は７００〜８００℃で行って圧延材にＡｌＮを均一に分
散させる処理であるようになすことができ、その後の浸
炭処理時等における加熱時にこのようなＡｌＮの微細分
散によるピン止め効果によって異常斑点が発生するのを
防止し、異常斑点の発生を防止することによって、浸炭
焼入れ時における熱処理歪みの軽減、疲労強度，衝撃強
度の低減の防止、被削性の劣化の防止をはかるようにな
すことが望ましい。

【００１２】そして、このような焼鈍を施したのち、酸
洗・被膜処理し、続いて、冷間引抜加工による仕上伸線
は減面率を２０〜３５％の範囲とする共に探傷試験とし
ては例えば渦流探傷試験を採用し、冷間引抜加工用ダイ
スと線材振れ止めローラーとの間に位置させた探触子に
より渦流探傷試験を行うようになすことによって、軸受
用合金鋼冷間引抜加工線材の硬さがＨＲＢ９０〜９８、
表面疵が０．０５ｍｍ以下に全長保証された軸受用合金
鋼冷間引抜加工線材を得るようになすが望ましい。

【００１３】図１は、本発明に係わる軸受用合金鋼冷間
引抜加工線材の製造方法の一実施態様を示すものであっ
て、工程Ｄ１の圧延工程においてより望ましくは圧延寸
法公差が±０．１５ｍｍの精密圧延材よりなる軸受用合
金鋼圧延材としたのち、この軸受用合金鋼圧延材に対
し、工程Ｄ２の焼鈍工程において、７００〜８００℃の
温度での焼鈍を行う。この焼鈍は、圧延材の軟化ととも
にＡｌＮを均一に分散させるための処理であり、このＡ
ｌＮによってピン止め効果を得ることによりその後の浸
炭焼入れ等の表面硬化熱処理の加熱時において異常斑点
の発生を防止するようになす。

【００１４】次いで、焼鈍後に、工程Ｄ３の酸洗・被膜
工程において酸洗および被膜処理を行ったのち、工程Ｄ
４の仕上伸線・探傷試験工程において１回のみの仕上伸
線を行うと共に探傷試験を行う。

【００１５】この仕上伸線・探傷試験工程において、図
２に示すように、被膜線材１に対する冷間引抜加工用ダ
イス２による仕上伸線は、異常斑点の発生を防止する観
点からみて、減面率が２０〜３５％、さらに望ましくは
２５〜３０％の範囲で行うようにして、異常斑点の発生
が防止されるようにするのがよく、一方、製品硬さの観
点からは、２５〜３５％とするのがよい。

【００１６】この異常斑点は、熱処理加熱中に局部的に
結晶粒が粗大化する現象であり、浸炭焼入れ時の熱処理
歪増大（歪矯正時の割れ発生）、疲労強度および衝撃強
さの低下，被削性の劣化の原因となるものであるが、本
発明においては、機械構造用合金鋼中におけるＡｌ含有
量を０．０２５〜０．０４５重量％，Ｎ含有量を０．０
１５〜０．０２５重量％として主としてＡｌＮよりなる
窒化物を微細に分散させ、この微細分散による結晶粒の
ピン止め効果を得ることにより異常斑点を防止するよう
にしている。

【００１７】また、冷間引抜加工における減面率を２０
〜３５％として適正化することによっても異常斑点の発
生を防止するようにしている。

【００１８】また、探傷試験では、渦流探傷試験を用い
ることができ、この場合、図２に示すように、渦流探傷
試験に用いる探触子３は冷間引抜加工用ダイス２とこの
ダイス２の近傍に設けた線材振れ止めローラー４との間
に位置させるようにすることが望ましい。

【００１９】このようにして、製品硬さがＨＲＢ９０〜
９８、表面疵が０．０５ｍｍ以下の軸受用合金鋼冷間引
抜加工線材を得ることができ、例えば、このような線材
を所定長さに切断してこれら切断片を素材としてヘッダ
ー加工等により軸受用ローラー等に成形する。

【００２０】

【発明の作用】本発明に係わる軸受用合金鋼冷間引抜加
工線材の製造方法では、機械構造用合金鋼に、Ａｌ：
０．０２５〜０．０４５重量％、Ｎ：０．０１５〜０．
０２５重量％を含む軸受用合金鋼素材を圧延してなる軸
受用合金鋼圧延材を焼鈍してＡｌＮを分散させたのち、
酸洗・被膜処理し、続いて、冷間引抜加工による減面率
が２０〜３５％の仕上伸線および探傷試験を行って、硬
さがＨＲＢ９０〜９８の軸受用合金鋼冷間引抜加工線材
を得ることとしたから、伸線工程を１回のみとしたとき
でも、その後の浸炭焼入れ等の加熱時において異常斑点
が発生するのが阻止されることとなり、従来の伸線工程
を２回として製造した場合に比べて品質が劣ることのな
い高品質の軸受用合金鋼冷間引抜加工線材が製造される
こととなるので、伸線工程は１回で済むこととなり、し
たがって、伸線前の酸洗・被膜工程も１回で済むことと
なるので、工程の短縮，中間工程での仕掛り量の低減，
製造コストの削減がもたらされることとなる。

【００２１】また、冷間引抜加工による仕上伸線は、減
面率が２０〜３５％の範囲となるようにしているので、
製造後の軸受合金鋼冷間引抜加工線材はＨＲＢ９０〜９
８の適切な硬さを有するものが得られると共に、軸受要
素とするためにヘッダー加工等を行う場合において加工
型の寿命が良好に維持されるものとなる。

【００２２】また、探傷試験は渦流探傷試験とし、冷間
引抜加工用ダイスと線材振れ止めローラーとの間に位置
させた探触子により渦流探傷試験を行うようにすること
によって、例えば、硬さがＨＲＢ９０〜９８、表面疵が
０．０５ｍｍ以下であって全長保証された軸受用合金鋼
冷間引抜加工線材が得られることとなる。

【００２３】

【実施例】発明例，比較例 表１に示す化学成分組成を有する軸受用合金鋼（鋼種
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）からなる直径８．０ｍｍの圧延材を線
材圧延によって得たのち、表２（発明例の場合）および
表３（比較例の場合）に示す焼鈍条件で焼鈍を行った。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】次に、焼鈍後に酸洗処理を行ったのち被膜
処理を行い、続いて、冷間引抜加工用ダイスに通過させ
て冷間引抜加工による仕上伸線を同じく表２および表３
に示す減面率で行うと共にダイスと振れ止めローラーと
の間に配置した探触子により渦流探傷試験を行って、軸
受用合金鋼冷間引抜加工線材を得た。

【００２８】このようにして得た軸受用合金鋼冷間引抜
加工線材の硬さを調べたところ、本発明例の場合には、
表２に示すように、ＨＲＢ９０〜９８の範囲内でそろっ
たものとなっており、ヘッダー加工用に適する軸受用合
金鋼冷間引抜加工線材となっていた。また、渦流探傷に
よって表面疵は０．０５ｍｍ以下が保証されたものとな
っていた。

【００２９】一方、比較例の場合には、表３に示すよう
に、軸受用合金鋼冷間引抜加工線材の硬さがＨＲＢ９０
〜９８を満足しないものがあった（異常斑点については
後記する）。

【００３０】従来例 表１に示す化学成分組成を有する軸受用合金鋼からなる
直径８．００ｍｍの圧延材を線材圧延によって得たの
ち、酸洗処理および被膜処理を施し、次いで、表４に示
す減面率で圧延後の冷間引抜加工を行うと共に渦流探傷
試験を行い、さらに、同じく表４に示す焼鈍条件で焼鈍
を行った。

【００３１】

【表４】

【００３２】次に、焼鈍後の線材に対して酸洗処理およ
び被膜処理を施し、次いで、同じく表４に示す減面率で
焼鈍後の冷間引抜加工を行って、軸受用合金鋼冷間引抜
加工線材を得た。

【００３３】このようにして得た軸受用合金鋼冷間引抜
加工線材の硬さを調べたところ、表４に示すように、Ｈ
ＲＢ９０〜９８の範囲内でそろったものとなっており、
ヘッダー加工用に適する軸受用合金鋼冷間引抜加工線材
となっていたが、伸線を２回行っているため、伸線前の
酸洗・被膜処理も２回行う必要があるものであった。

【００３４】異常斑点発生試験 次に、このようにして得た発明例，比較例および従来例
の各軸受用合金鋼冷間引抜線材を所要長さに切断し、９
７０℃×６Ｈ→９００℃×３０ｍｉｎ→油冷の熱処理を
行って、異常斑点の発生の程度を調べたところ、表２，
表３および表４に示す結果であった。

【００３５】表２に示すように、合金鋼中にＡｌ，Ｎを
適量含有させると共に冷間引抜加工による減面率の適正
化をはかった本発明例の場合には、異常斑点の発生は認
められなかった。

【００３６】これに対して、表３に示すように、合金鋼
中にＡｌ，Ｎを適量含有させるとしても冷間引抜加工の
際の減面率が適切でなかったり、合金鋼中にＡｌ，Ｎを
適量含有させない場合には、異常斑点の発生が認められ
た。

【００３７】また、表４に示すように、従来例の場合に
も異常斑点の発生は認められないが、少なくとも２回の
冷間引抜加工による伸線を必要とし、このため、少なく
とも２回の酸洗・被膜処理を必要とするため、工程が多
く、工程途中での仕掛り量が増大して、製造コストの低
減がなかなかできないものとなっていた。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係わる軸受用合金鋼冷間引抜加
工線材の製造方法では、機械構造用合金鋼に、Ａｌ：
０．０２５〜０．０４５重量％、Ｎ：０．０１５〜０．
０２５重量％を含む軸受用合金鋼素材を圧延した軸受用
合金鋼圧延材を焼鈍してＡｌＮを分散させたのち、酸洗
・被膜処理し、続いて、冷間引抜加工による減面率が２
０〜３５％の仕上伸線および探傷試験を行って、硬さが
ＨＲＢ９０〜９８の軸受用合金鋼冷間引抜加工線材を得
るようにしたから、軸受要素であるボール，ローラーな
どの転動体の素材として使用される軸受用合金鋼冷間引
抜加工線材を製造するに際して、伸線工程を１回のみと
したときでも、その後の浸炭処理等の加熱処理時におい
て異常斑点が発生するを防止することが可能であり、従
来の伸線工程を２回として製造した場合に比べて品質の
劣ることのない高品質の軸受用合金鋼冷間引抜加工線材
を製造することが可能であり、したがって、伸線工程を
１回で済ますことが可能となることから、伸線前の酸洗
・被膜工程も１回で済ますことが可能となって、工程の
短縮化，取扱い疵の低減等による品質のより一層の改
善，リードタイムの短縮，中間工程での仕掛り量の低
減，製造コストの削減が実現されるという著しく優れた
効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる軸受用合金鋼冷間引抜加工線材
の製造方法の一実施態様を示す工程説明図である。

【図２】本発明に係わる軸受用合金鋼冷間引抜加工線材
の製造方法の一実施態様におけるダイスと探傷試験用探
触子と線材振れ止めローラーとの位置関係を示す説明図
である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械構造用合金鋼に、Ａｌ：０．０２５
   〜０．０４５重量％、Ｎ：０．０１５〜０．０２５重量
   ％を含む軸受用合金鋼素材を圧延した軸受用合金鋼圧延
   材を焼鈍してＡｌＮを分散させたのち、酸洗・被膜処理
   し、続いて、冷間引抜加工による減面率が２０〜３５％
   の仕上伸線および探傷試験を行って、硬さがＨＲＢ９０
   〜９８の軸受用合金鋼冷間引抜加工線材を得ることを特
   徴とする軸受用合金鋼冷間引抜加工線材の製造方法。
2. 【請求項２】 焼鈍は７００〜８００℃で行ってＡｌＮ
   を分散させる処理である請求項１に記載の軸受用合金鋼
   冷間引抜加工線材の製造方法。
3. 【請求項３】 探傷試験は渦流探傷試験であり、冷間引
   抜加工用ダイスと線材振れ止めローラーとの間に位置さ
   せた探触子により渦流探傷試験を行う請求項１または２
   に記載の軸受用合金鋼冷間引抜加工線材の製造方法。
4. 【請求項４】 軸受用合金鋼冷間引抜加工線材の表面疵
   が０．０５ｍｍ以下である請求項１ないし３のいずれか
   に記載の軸受用合金鋼冷間引抜加工線材の製造方法。