JP5723233B2 - 転動疲労寿命に優れた球状化熱処理軸受用鋼材 - Google Patents
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(CrのX線強度値の標準偏差σ1/CrのX線強度値の平均値a1)
≦0.25…(1)
(球状化セメンタイト粒径の標準偏差σ2/球状化セメンタイト粒径の平均値a2)
≦0.15…(2)
(CrのX線強度値の標準偏差σ1/CrのX線強度値の平均値a1)
≦0.25…(1)
(球状化セメンタイト粒径の標準偏差σ2/球状化セメンタイト粒径の平均値a2)
≦0.15…(2)
Cは焼入硬さを増大させ、室温、高温における強度を維持して耐摩耗性を付与するために必須の元素である。従って、0.95%以上含有させなければならず、好ましくは0.98%以上のCを含有させることが望ましい。しかしながら、C含有量が多くなり過ぎると巨大炭化物が生成し易くなり、転動疲労特性に却って悪影響を及ぼす様になるので、C含有量は1.10%以下、好ましくは1.05%以下に抑えるべきである。
Siは固溶強化元素であり、最終的に軸受等の部品とするときに、焼入れ・焼戻し工程において、焼戻し軟化を抑制する効果を発揮する他、炭化物を微細にする効果も発揮する。Si含有量が0.15%未満では、これらの効果が発揮されず、0.90%を超えると、冷間鍛造性および熱間加工性を劣化させる等の悪影響がでるため、0.90%以下とする必要がある。Si含有量の好ましい下限は0.20%以上(より好ましくは0.25%以上)であり、好ましい上限は0.8%以下(より好ましくは0.7%以下)である。
Mnは軸受鋼の焼入れ性を高めるために有効な元素であるが、その含有量が過剰になると、熱間加工後の硬さが高くなり過ぎて工業生産に支障を来す他、最終製品としたときに、残留オーステナイト相を多量に生成して疲労寿命を低下させるため、1.2%以下とする必要がある。Mn含有量の好ましい下限は0.3%以上(より好ましくは0.35%以上)であり、好ましい上限は1.0%以下(より好ましくは0.8%以下)である。
Crは、Cと結びついて微細な炭化物を形成し、耐摩耗性を付与すると共に、焼入性の向上に寄与する元素である。この様な効果を発揮させるには、Cr含有量を0.90%以上とする。好ましくは1.0%以上である。しかし、Crが過剰に存在すると、粗大な炭化物が生成し、転動疲労寿命が却って低下する。従ってCr含有量は1.60%以下とする。好ましくは1.5%以下である。
Ni、Cu、Moは、いずれも母相の焼入性向上元素として作用し、硬さを高めて転動疲労特性の向上に寄与する元素である。これらの効果は、好ましくはNiで0.03%以上、Cuで0.03%以上、Moで0.01%以上含有させることによって有効に発揮される。しかし、Ni含有量が0.25%以上、あるいはMo含有量が0.08%以上になると、加工性が劣化し、Cu含有量が0.25%以上になると熱間圧延時の割れを助長するので、好ましくは夫々上記範囲内とするべきである。
縞状偏析の幅 ∝ √(1/Rf)
拡散距離 ∝ √(拡散係数×t)
拡散係数 ∝ exp(−Q/RT)
但し、Q:拡散の活性化エネルギー
R:気体定数
必要な加熱時間t ∝ (1/Rf)×(exp(−Q/RT))
t>8×10-9×(1/Rf)×exp[69.7/(0.001986242×T)]
…(3)
Claims (3)
- C:0.95〜1.10%(質量%の意味、以下同じ)、
Si:0.15〜0.90%、
Mn:1.2%以下(0%を含まない)、
Cr:0.90〜1.60%、
P:0.025%以下(0%を含まない)、
S:0.025%以下(0%を含まない)を夫々含み、
残部が鉄および不可避不純物からなり、
鋼材の圧延方向に平行な面において、圧延方向に垂直な方向にEPMAライン分析したとき、CrのX線強度値の標準偏差σ1と平均値a1が、下記(1)式の関係を満足すると共に、球状化セメンタイト粒径の標準偏差σ2と平均値a2が下記(2)式の関係を満足することを特徴とする転動疲労寿命に優れた球状化熱処理軸受用鋼材。
(CrのX線強度値の標準偏差σ1/CrのX線強度値の平均値a1)
≦0.25…(1)
(球状化セメンタイト粒径の標準偏差σ2/球状化セメンタイト粒径の平均値a2)
≦0.15…(2) - PおよびSの合計含有量を0.020%以下(0%を含まない)に抑制したものである請求項1に記載の球状化熱処理軸受用鋼材。
- 更に他の元素として、Ni:0.25%未満(0%を含まない)、Cu:0.25%未満(0%を含まない)、およびMo:0.08%未満(0%を含まない)よりなる群から選択される1種以上を含む請求項1または2に記載の球状化熱処理軸受用鋼材。
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