JP2012214892A - 転がり軸受の軌道輪およびその製造法並びに転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.02〜1.20%、Si:0.02〜2.00%、Mn:0.10〜1.50%、P:0.001〜0.030%、S:0.0005〜:0.030%、Cr:0.02〜2.00%、O:0.0001〜0.0030%を含有し、必要に応じてさらにNi:2.00%以下、Mo:0.50%以下、V:0.50%以下、Nb:0.50%以下、Ti:0.25%以下、B:0.0050%以下の1種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物である組成を有する圧延鋼板から加工された材料からなり、軌道面の法線と圧延板面由来表面の法線とのなす角度が0〜45°の範囲にある転がり軸受の軌道輪。
【選択図】図6
Description
〔介在物配列指数K〕
鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面(L断面)において、一辺の長さが板厚方向に3.0mm以上(板厚が3.0mm未満の場合は板厚全長)であり面積S(mm2)が30mm2以上である矩形領域を設定し、その矩形領域内に粒子の全体または一部が存在する介在物粒子のうち板厚方向最大長さが1μm以上のものを測定対象粒子とし、板厚方向端部のいずれか一方の鋼板表面を「基準面」と定めるとき、前記矩形領域内において、各測定対象粒子について基準面側の当該粒子表面から基準面側への板厚方向距離が60μm以下の範囲に粒子表面(前記矩形領域内にあるもの限る)が位置する他の測定対象粒子の数X(個)を測定し、全測定対象粒子についてのXの総和XALL(個)を求め、XALLを矩形領域の面積S(mm2)で除した値(個/mm2)を介在物配列指数Kとする。
調査した鋼板は後述の表1に示す鋼No.1の連続鋳造スラブを熱間圧延により板厚10mmとしたものである。
図21に、この鋼板の圧延方向に平行な断面(L断面)における試料採取位置を模式的に示す。圧延板面からの深さが(a)(b)(c)の各深さ位置からL断面の観察試料を採取し、光学顕微鏡により各深さ位置において板厚方向2.0mm×圧延方向20mmの視野を30視野観察し、個々の硫化物系介在物について圧延方向長さを測定した。
図3を用いて、介在物配列指数Kの定め方を説明する。介在物配列指数Kを定めるためには、鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面(L断面)において、一辺の長さが板厚方向に3.0mm以上(板厚が3.0mm未満の場合は板厚全長)であり面積S(mm2)が30mm2以上である矩形領域を設定する。また、板厚方向端部のいずれか一方の鋼板表面を「基準面」と定める。図3はL断面における当該矩形領域内の一部分を模式的に表したものである。図中、介在物粒子の大きさや数は説明の便宜のため誇張して描いてある。ここでは図の下側にある表面を「基準面」と定める。矩形領域内には種々の大きさの非金属介在物粒子が観察されるが、それらの介在物粒子のうち、当該矩形領域内に粒子の全体または一部が存在し、かつ板厚方向最大長さが1μm以上のものを測定対象粒子とする。粒子B1およびC3は、このL断面内に現れている板厚方向最大長さが1μm未満の粒子であるから、これらの介在物は無いものとして扱う。
Cは、焼入れ・焼戻し等の調質熱処理後における、硬さ、強度、耐摩耗性を確保するために必要な元素であり、本発明ではC含有量0.02%以上の鋼種を対象とする。C含有量が0.08%以上の鋼種、あるいは0.30%以上の鋼種を採用するように管理してもよい。ただし、過剰にCを含有すると粗大な未溶解炭化物が残存しやすくなり、それに起因して転動疲労特性が低下する場合がある。種々検討の結果、C含有量は1.20%以下に制限される。
表1に示す鋼の連続鋳造スラブから採取したブロック(200×200×960mm)を熱間鍛造することにより幅を200mmに保って一方向に伸ばし、その後、炭化物の球状化焼鈍を施して供試鋼材(厚さ100mm×幅200mm)とした。この供試鋼材は熱延鋼板の組織状態を模擬したものである。供試鋼材を組織観察したところ、非金属介在物は図2に示した圧延鋼板と同様に一方向に伸ばされて分布していることが確認された。
・試験片形状:φ63mm×t9mm、転動径38mm
・鋼球:SUJ2製φ3/8inのものを、3個使用
・荷重:325kgf、最大接触応力:4903N/mm2
・回転数:1800cpm
・潤滑油:タービン#68
・最大繰返し数:108回
表2に示す鋼1、4の連続鋳造スラブから採取したブロック(200×200×960mm)から高さ200mm×幅100mm×長さ200mmの小ブロックを切り出し、これに熱間鍛造と熱間圧延を施すことにより幅を概ね一定に保ったまま一方向に伸ばして圧延鋼板(厚さ15mm×幅約100mm)とし、炭化物の球状化焼鈍を施した。また、表2に示す鋼2、3、5を用いて製造した直径65mmの棒鋼を用意した。この棒鋼は従来から軸受部品に適用されている高清浄度鋼を用いた材料であり、その長手方向に非金属介在物が展伸している。
実施例1で用いた鋼1(SUJ2)の供試鋼材から、円板表面の法線と、非金属介在物の展伸方向と平行な一平面の法線とのなす角度θが0°、15°、30°、45°、60°、90°となるように各種円板を切り出し、実施例1と同様の手法で試験片を作製し、実施例1と同様の転動疲労試験を行った。上記の角度θは「軌道面の法線と圧延板面由来表面の法線とのなす角度」に相当する。θ=0°の試料は前記A片、θ=90°の試料は前記B片である。図8に転動疲労試験の方法を模式的に示す。
表3に示す鋼の連続鋳造スラブから採取したブロックを用いて、実施例1と同様の手法で「軌道面の法線と圧延板面由来表面の法線とのなす角度」に相当する上記θが0°(A片と同様)および90°(B片と同様)の試験片を作製し、実施例1と同様の条件で転動疲労試験を行った。なお、焼入れは820℃×30min→油冷、焼戻しは160℃×60minの条件で行い、それぞれ表3中に記載した硬さに調整した。
表4に示す鋼の連続鋳造スラブから採取したブロックを用いて、実施例2に準じた手法で「軌道面の法線と圧延板面由来表面の法線とのなす角度」に相当する上記θが0°の試験片を作製し、実施例2と同様の条件で転動疲労試験を行った。ここでC片は実施例2で使用したC片と同様の試験片である。Q片、R片、S片は、C片の作製工程において熱間圧延率を変えることによって前述の介在物配列係数Kを高く調整したものである。
表1に示した鋼No.1の連続鋳造スラブを熱間圧延して板厚10mmの圧延鋼板とした。この熱延鋼板から、図25に示す[1]〜[5]の各深さ位置が軌道面となる5種類のリング状試験片を作製した。いずれも実施例1と同様の調質熱処理を施した。各試験片につき実施例1と同様の転動疲労試験を行った。試験条件は以下の通りである。ここでは、実施例1の条件よりも高い荷重にて試験を実施した。
・試験片形状:φ63mm×t5mm、転動径38mm
・鋼球:SUJ2製φ3/8inのものを、3個使用
・荷重:400kgf、最大接触応力:5255N/mm2
・回転数:1800cpm
・潤滑油:タービン#68
・最大繰返し数:108回
Claims (8)
- 質量%で、C:0.02〜1.20%、Si:0.02〜2.00%、Mn:0.10〜1.50%、P:0.001〜0.030%、S:0.0005〜:0.030%、Cr:0.02〜2.00%、O:0.0001〜0.0030%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物である組成を有する圧延鋼板から加工された材料からなり、その圧延鋼板の板面に由来する表面(「圧延板面由来表面」という)を軌道面に持つ転がり軸受の軌道輪。
- 質量%で、C:0.02〜1.20%、Si:0.02〜2.00%、Mn:0.10〜1.50%、P:0.001〜0.030%、S:0.0005〜:0.030%、Cr:0.02〜2.00%、O:0.0001〜0.0030%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物である組成を有する圧延鋼板から加工された材料からなり、その圧延鋼板の板面に由来する表面(「圧延板面由来表面」という)を除去加工して形成した軌道面を有し、軌道面上の任意の点Aにおける軌道面の法線と、除去加工前の圧延板面由来表面上の最も点Aに近い点における当該圧延板面由来表面の法線とのなす角度が0〜45°の範囲にある転がり軸受の軌道輪。
- 圧延板面由来表面からの除去加工深さが当該圧延鋼板の板厚の3/10以内である請求項2に記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記圧延鋼板は、さらにNi:2.00%以下、Mo:0.50%以下、V:0.50%以下、Nb:0.50%以下、Ti:0.25%以下、B:0.0050%以下の1種以上を含有する組成を有するものである請求項1〜3のいずれかに記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記圧延鋼板のO含有量が0.0010〜0.0030%である請求項1〜4のいずれかに記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記圧延鋼板は、下記に定義される介在物配列指数Kが1.0以下に調整されたものである請求項1〜5のいずれかに記載の転がり軸受の軌道輪。
〔介在物配列指数K〕
鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面(L断面)において、一辺の長さが板厚方向に3.0mm以上(板厚が3.0mm未満の場合は板厚全長)であり面積S(mm2)が30mm2以上である矩形領域を設定し、その矩形領域内に粒子の全体または一部が存在する介在物粒子のうち板厚方向最大長さが1μm以上のものを測定対象粒子とし、板厚方向端部のいずれか一方の鋼板表面を「基準面」と定めるとき、前記矩形領域内において、各測定対象粒子について基準面側の当該粒子表面から基準面側への板厚方向距離が60μm以下の範囲に粒子表面(前記矩形領域内にあるもの限る)が位置する他の測定対象粒子の数X(個)を測定し、全測定対象粒子についてのXの総和XALL(個)を求め、XALLを矩形領域の面積S(mm2)で除した値(個/mm2)を介在物配列指数Kとする。 - 圧延鋼板から軌道輪への加工に際し、プレス成形によりリング状に加工する工程を経る請求項1〜6のいずれかに記載の転がり軸受の軌道輪の製造法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の軌道輪を部品に用いた転がり軸受。
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