JPS61217560A - 快削軸受鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、転動疲労強度および被削性にすぐれた軸受鋼
に関するものである。

従来、軸受鋼の転動疲労強度を低下させる要因として、
細長く展伸した硫化物がもたらす切欠き効果が挙げられ
ていた。そこで、耐久性のある軸受鋼をつくるには、脱
硫を強化して鋼中のＳ含有針を低くすることが行なわれ
ていた。しかし、一方で、Ｓには鋼の被削性を改善する
効果があり。

Ｓ含有量をＦげ過ぎると被削性を低下させるので、軸受
の製作にとっては好ましくない、従って、高い転動疲労
強度と快削性とを兼ね備えた軸受鋼の出現が望まれてい
た。

本発明は、この要望にこたえた軸受鋼を提供することを
目的とするものである。

本発明は、Ｍ　ｎ　Ｓ等の硫化物を、適量のＴｅ（％Ｔ
ｅ／％Ｓ：０．０４以上）を鋼合金中に含有させること
により、熱間加工時に前記Ｍ　ｎ　Ｓなどの硫化物が細
長く展伸せず球形状になるようにし、ざらにＯを０．０
０３０％以下に制限することにより、転動疲労割れの起
点となりかつ被削性にとっても有害なアルミナクラスタ
ー量を減少させ、かくして転動疲労強度と被削性をあわ
せ向上させることに成功したものである。

本発明による快削軸受鋼は、重量％で、Ｃ：０．６０％
をこえ１．５０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１
．５％以下、Ｃｒ：４．０％以下、Ｔｅ：０．ｌＯ％以
丁およびＳ：０．４０％以下を含有しくただし、％Ｔｅ
／％Ｓ：０．０４以ト、Ｔｅ＋Ｓ　：　０．００７％以
上）、Ｏ：０．００３０％以下、Ｃｕ：２．０％以下、
Ｎｉ：ｌ、０％以下、Ｍｏ：１．０％をこえ５．０％以
下、Ａ交：０．１％以丁、Ｗ：３．０％以下、Ｃｏ：２
．０％以下、ＲＥＭ：合計量でｏ、ｉ。

％以下、およびＰｂ：０．３０％以下、Ｂｉ　：０．３
０％以下（ただし、Ｐｂ＋Ｂｉ：０．３０％以下）、Ｓ
ｅ：０．４０％以下（ただし、ＳｉＳｅ：０．４０％以
下）、Ｃａ：０．０１０％以下のうちの１種または２種
以北を含有し、残余が実質的にＦｅからなる合金組成を
有し、実質的に球状の硫化物が均一に分散し、かつアル
ミナクラスグーの面積率が０．５％以下であることを特
徴とする転動疲労強度のすぐれた快削軸受鋼である。こ
こで、硫化物の形状が「実質的に球状」であるとは、長
径が１０ＪＬｍ以Ｅの硫化物中、長短比５以丁のものが
８０％以上を占めることを意味する。

以下１本発明による快削軸受鋼の成分範囲（重量％）と
その限定理由について述べる。

Ｃ：０．６０％をこえ１．５０％以下 Ｃは軸受鋼に必要な強度、およびとくに硬さを得るため
には０゜６０％を超える量が必要であるが、多量に含有
すると靭性が著しく低下するためＥ限を１．５０％とし
た。

Ｓｉ：１．０％以下 Ｓｉは脱酸元素として有効であり、また鋼塊の表面欠陥
の発生を防ぐと同時に、フェライト相を強化し、焼もど
し抵抗性を大にするために添加するが、多量に含有する
と可塑性を害するためｉ、ｏ％以下に限定した。

Ｍｎ：１．５％以下 Ｍｎは焼入れ性を増し、強度を−Ｆげるとともに、Ｍｎ
Ｓの硫化物を形成し、Ｓによる熱間脆化を防止する効果
があるが、多量に含有すると被削性を低下させるため１
．５％以下に限定した。

Ｃｒ：４．０％以下 Ｃｒは焼入性、焼もどし抵抗性、２次硬化性を改善する
ために含有させるが、多量に含有するとＭｓ点が極度に
下がりト分な焼入れができなくなるため４．０％以丁に
限定した。

Ｓ：０．４０％以下 Ｓは被削性を改善する元素であり、Ｔｅと複合で含有さ
せると被削性改善効果を一層向丘させる。しかし多量に
含有すると熱間加工性を低下させるため、０．４０％以
下に限定した。

Ｔｅ：Ｏ，１０％以下９％Ｔｅ／％Ｓ：０．０４以上、
Ｔｅ＋Ｓ：０．００７％以上 Ｓｉ０．４０％以下の範囲で含有する鋼において、鋼片
の内部割れを抑制し、さらにＭ　ｎ　Ｓ等の硫化物の展
伸を抑制するためには、％Ｔｅ／％Ｓが０．０４以りと
なる範囲でＴｅを含有させる必要がある。そしてさらに
良好な被削性を得るためには、Ｔｅ＋Ｓの値が０．００
７％以上となるように両者を含有させる必要がある。し
かし、Ｔｅは多量に含有させると熱間加工性を害するた
め０．１０％以下に限定した。

０：０．００３０％以下、アルミナクラスターの面積率
＝０．５％以下 ０は転動疲労による亀裂の起点となり、切削工具を摩耗
させる酸化物を生成するため有害な元素であり、Ｔｅの
転動疲労強度を改善する効果を十分発揮させるためには
これを０．００３０％以下に制限し、かつアルミナクラ
スター量を面積率で０．５％以下におさえることが必要
である。

そしてとくに高い転動疲労強度を得る場合には０．００
１５％以下とすることが好ましい。

Ｃｕ：２．Ｏ％以下 Ｃｕは耐候性を改善し、時効硬化性を向上するために含
有させるが、多量に含有すると赤熱ぜい性を起し、熱間
加工性をも害するため２．０％以下に限定した。

Ｎｉ：１．０％以下 Ｎｉは焼入性を増して大型材の熱処理を容易にするとと
もに低温ぜい性を防止するため含有させるが、多量に含
有するとＭｓ点が極度に低下しモ分な焼入れができなく
なるため１．０％以下に限定した。

Ｍｏ：１．０％をこえ５．０％以下 Ｍｏは焼入性を増大させるため１゜０％をこえる量を含
有させるが、多量に含有すると可塑性が害されるため５
．０％以下に限定した。

Ａｉ：０．１％以下 Ａｎは強脱酸剤として有効であり、さらに結晶粒の粗大
化防止や窒化性向上の目的で含有させるが、多量に含有
すると被削性が低下し、かつ溶鋼の流動性が低下して製
造困難となるため０．１％以下に限定した。

Ｗ：３．０％以下 Ｗは焼入性、焼もどし抵抗性、２次硬化性を改善するた
め含有させるが、多量に含有すると可塑性を著しく害す
るため３，０％以下に限定した。

Ｃｏ：２．０％以下 ＣＯは靭性、耐摩耗性、および高温かたさを改善するた
めに加えるが、あまり多量に含有すると焼入れ性が低下
するため２．０％以下に限定した。

ＲＥＭ　（希土類元素）：合計量で０．１０％以下ＲＥ
Ｍは結晶粒微細化の目的で含有させるが、ある程度以上
は多量に含有しても未溶解物質として鋼中に残存しその
効果の増大は望めなｌ、Ｎため、その上限を０．１０％
とした。

Ｐｂ：０．３０％以下、ＢＥ：０．３０％以下。

Ｓｅ：０．４０％以下、Ｃａ：０．０１０％以下のうち
の１種または２種以上 上記元素は被削性をさらに改善するために効果があるが
、多量に含有すると転動疲労強度あるｌ、％は熱間加工
性が低下するので、ｐｂは０．３０％以下、Ｂｉは０．
３０％以下、Ｓｅは０．４０％以下、Ｃａは０．０１０
％以下とした。ただし。

良好な転動疲労強度を得るために、Ｐｂ＋Ｂｉは０．３
０％以下、Ｓ＋Ｂｅは０．４０％以下に限定する必要が
ある。

次に、実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例 アーク炉で溶解を行なって鋼のＴｅ　、　Ｐｂ　。

ＢｉおよびＣａを除く他の合金成分を所定量に調整し、
真空脱ガス処理容器へ移注して脱ガス処理を行ない、そ
の後底部にポーラスプラグを設けた取鍋に溶鋼を移注し
て、ポーラスプラグを通して非酸化性ガスを溶鋼中に吹
込んで強制撹拌を行ないつつ、Ｔｅを溶鋼中のＳに応じ
て％Ｔｅ／％Ｓの値が０．０４以上となるように添加し
、さらに、必要に応じ所定量のＰｂ、ＢｉおよびＣａを
添加した。

上記の溶鋼は各々の下注ぎ法により１．３を鋼塊に製造
した。

次に、各鋼塊を１．２６０℃にてト分なソーキングを施
したのち、仕りげ温度９５０℃以上、鍛錬比約１００以
Ｅとなるよう熱間圧延を行ない。

得られた鋼材から各種の試験片を採取した。

第１表は各供試材の成分組成を示す、なお同表中動、２
は、タンプッシュを通して２３０　ｍｍＸ３２０ｍｍの
鋳型に０．５５〜０．６５ｍ／ｍｉｎの引抜速度で連続
的に鋳造し、ソーキング処理後熱間圧延したものである
。

（１）硫化物の性状 各供試材の硫化物の性状を調べるために、顕微鏡で倍率
４００により１０視野で、硫化物の長径（Ｌ）がｌＯＢ
ｍ以とのものについて、その長径（Ｌ）および短径（Ｗ
）を測定し、長短比（Ｌ／Ｗ）が５以下のものが測定し
た硫化物に占める割合（百分率）を調べ第１表に併記し
た。

第１表によると、比較鋼が２０％以下であるのに対し１
本発明鋼は全て８０％以上であった。これは本発明鋼の
硫化物が実質的に球状であることを示している。

（２）アルミナクラスター量 各供試材のアルミナクラスター量を調べるために、ｗＪ
微鏡で倍率４００によりｌＯ視野で、アルミナクラスタ
ーの占める面積百分率を測定し、第１表に併記した。

第１表によると本発明鋼は比較鋼に比べ著しくアルミナ
クラスターが少ないことがわかる。これは低酸素による
効果を示すものである。

（３）転動疲労強度 各供試材の転動疲労強度を調べるために、それぞれ第２
表に示す熱処理を施したφ１２Ｘ２２ｍｍの試験片でＢ
ＩＯ寿命（全数の１０％が破損する繰返し数）、Ｂ５゜
寿命（全数の５０％が破損する繰返し数）を測定し、同
じく第２表に示した。第３表にはその時の試験条件を示
した。

第２表で明らかなとおり、本発明鋼の転動疲労強度は比
較鋼に比べ著しく向上しているのが判る。

第　　　　　３　　　　　表 （４）被削性 各供試材の被剛性を調べるために、それぞれ第２表に示
す熱処理を施し、第４表に示す切削条件で試験を行なっ
た。その結果を第２表に併記した。

第２表で明らかなとおり、本発明鋼は比較鋼に比ベニ具
寿命が長くすぐれた被削性を有していることが判る。

第　　　　　４　　　　　表 以を説明のとおり、本発明の軸受鋼は、従来の軸受鋼の
組成を基礎としてこれに適量のＴｅおよびＳを含有させ
、その際に％Ｔｅ／％Ｓを０．０４以りとし、さらにＯ
を適正範囲に限定することにより球状の硫化物を効果的
に生成し、かつアルミナクラスター数を減少して、転動
疲労強度が著しく向上したばかりか被削性も改善させた
ものである。尚、供試材勤、２によって本発明鋼は連続
鋳造法によってもすぐれた鋼材が得られることも確認で
きた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ：０．６０％をこえ １．５０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．５％
   以下、Ｃｒ：４．０％以下、Ｔｅ：０．１０％以下およ
   びＳ：０．４０％以下を含有し（ただし、％Ｔｅ／％Ｓ
   ：０．０４以上、Ｔｅ＋Ｓ：０．００７％以上）、Ｏ：
   ０．００３０％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：１．
   ０％以下、Ｍｏ：１．０％をこえ５．０％以下、Ａｌ：
   ０．１％以下、Ｗ：３．０％以下、Ｃｏ：２．０％以下
   、ＲＥＭ：合計量で０．１０％以下、およびＰｂ：０．
   ３０％以下、Ｂｉ：０．３０％以下（ただし、Ｐｂ＋Ｂ
   ｉ：０．３０％以下）、Ｓｅ：０．４０％以下（ただし
   、Ｓ＋Ｂｅ：０．４０％以下）、Ｃａ：０．０１０％以
   下のうちの１種または２種以上を含有し、残余が実質的
   にＦｅからなる合金組成を有し、実質的に球状の硫化物
   が均一に分散し、かつアルミナクラスターの面積率が０
   ．５％以下であることを特徴とする転動疲労強度のすぐ
   れた快削軸受鋼。