JP4631617B2 - 疲労特性に優れた軸受用鋼部品の製造方法 - Google Patents
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Description
[成分組成]
C:0.6mass%〜1.5mass%
Cは,焼入れ部において部品の疲労寿命を得るために必要となる硬度確保のために必要な元素であり,0.6mass%未満では焼入れ部で十分な硬度および疲労強度が得られない。
Siは,転動疲労寿命を向上するため0.1以上含有されていることが好ましい。しかし,1.0mass%を越えて添加すると,Cと同様,焼入れ前の加工性(剪断性,鍛造性)を劣化させる。よって、Siの好適含有量範囲は0.1〜1.0mass%以下である。
Mnは,焼入性を向上するため,0.1mass%以上含有されていることが好ましい。しかし,過剰に添加すると焼入れ前の加工性(剪断性,鍛造性)を劣化させる。このため,その含有量の上限は1.0mass%以下とすることが好ましい。
Crは焼入性向上および炭化物球状化を促進による焼入れ前の硬度低下・加工性向上の効果があるため0.05以上含有されていることが好ましい。しかし、2.0mass%を超えて添加しても効果が飽和してしまうため0.05〜2.0mass%の範囲で含有されていることが好ましい。
Mo、Wは本発明にとって非常に重要な成分であり、一種以上を添加する。Mo、Wはオーステナイト域でのドラッグ効果によりオーステナイト粒の成長を抑制し,かつマルテンサイト母相の強化により疲労寿命を向上する効果を有するため、一種以上を添加し、添加する場合は0.15〜0.8mass%とする。
Al:0.1mass%以下
Alは、強力な脱酸作用を持ち,鋼の清浄化を向上させる効果を有する成分であるため含有されていることが好ましい。0.10mass%を超えて添加した場合には,鋼の清浄化がむしろ劣化し,疲労寿命が低下することから,その含有量を0.1mass%以下とすることが好ましい。更に好ましくは、0.005〜0.1mass%である。
SはMnと結合して,MnSを形成して被削性を向上するため添加してもよい。0.03mass%を越えて添加するとMnSが割れの起点となり疲労寿命を著しく低下するため、添加する場合は、その含有量の上限は0.03mass%とすることが好ましい。
Cuは焼入れ性向上により焼入れ部の硬度向上効果があるため添加してもよい。この効果を得るため、添加する場合には1.0mass%以下とする。
Niは焼入性増大や焼入れ部の靭性を向上させるため、添加する場合は1.0mass%を上限に添加する。また,Cu添加時には熱間脆性抑制のためにNiをCu添加量の1/2添加することが好ましい。
Tiは窒化物形成によるオーステナイト粒成長抑制効果があるため添加してもよいが、0.01mass%を超えると,疲労特性が劣化するため、添加する場合は0.01mass%以下とすることが好ましい。
Nbは窒化物(もしくは炭窒化物)形成によるオーステナイト粒成長抑制効果があるため添加してもよいが、その含有量が0.5mass%を超えるとその効果は飽和するので、添加する場合は、0.5mass%以下とすることが好ましい。
Bは焼入性向上効果があるため0.01mass%を上限に添加してもよいが、その含有量が0.01mass%を超えるとその効果は飽和するため、添加する場合は、0.01mass%以下とすることが好ましい。
Sbは、ミクロ組織変化の遅延に対して効果があり、転動疲労特性の劣化を防止する作用を有するので、添加してもよい。しかし、その含有量が0.0050mass%を超えると、靭性が劣化するので、添加する場合は、0.0050mass%以下とすることが好ましい。
Nは、不可避的不純物として存在するが、窒化物(もしくは炭窒化物)を形成し,γ粒微細化に効果がある。過剰添加は鋼の加工性を劣化させるため、添加する場合は0.01mass%以下であることが好ましい。
[微視組織]
本発明に係る軸受け用鋼部品は、焼入れ後の表層における平均旧オーステナイト粒径を3.5μm以下に規定する。平均旧オーステナイト粒径を3.5μm以下に規定すると、疲労特性が向上する。
本発明の軸受用鋼部品は、鋼素材、好ましくは棒鋼あるいは線材を、鍛造工程を経てベアリング内外輪、ベアリングボール等の部品の形状に加工した後、焼入れを施して製造される。焼入れ後の表層部において微細な旧オーステナイト粒を得るため、焼入れの前組織、焼入れ条件を規定する。
焼入れ前の炭化物は球状化炭化物とする。炭化物形態が球状化炭化物組織からなる鋼に,焼入れ処理を行なうと,加熱中のオーステナイト粒成長が球状化炭化物のピンニング効果により抑制される。この効果を有効に発現させるため、炭化物の球状化状態は,炭化物のアスペクト比が平均で3以下とする。
平均旧オーステナイト粒径が3.5μm以下である焼入れ表層部を得るため、焼入れ処理は、Ac3点-10℃〜Ac3点間を0.5℃/s以上で加熱し、加熱温度:Ac3点以上、Ac3+130℃以下、保持時間500秒以下として行う。
上記の条件で、焼入れ処理、焼戻し処理が施された後は、必要に応じて仕上げの研磨処理を施し、軸受用鋼部品とする。
Claims (2)
- 成分組成が、C:0.6〜1.5mass%、Si:0.1〜1.0mass%、Mn:0.1〜1.5mass%、Al:0.1mass%以下、Cr:0.05〜2.0mass% 、N:0.01mass%以下を含有し、更にMo:0.15〜0.8mass%、W:0.15〜0.8mass%の1種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、組織中の炭化物形態をアスペクト比が平均で3以下の球状化炭化物とする鋼を、Ac 3 点−10℃〜Ac 3 点での平均加熱速度を0.5℃/s以上、Ac 3 点以上Ac 3 点+130℃以下で、Ac 3 点以上の保持時間が500秒以下で加熱後、焼入れを行うことを特徴とする疲労特性に優れた軸受用鋼部品の製造方法。
- 成分組成が更に、S:0.03mass%以下、Cu:1.0mass%以下、Ni:1.0mass%以下、
Ti:0.01mass%以下、Nb:0.5mass%以下、B:0.01mass%以下、Sb:0.0050mass%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1記載の疲労特性に優れた軸受用鋼部品の製造方法。
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