JP6862578B2 - 自動車ハブ用軸受鋼およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、耐食性を有し、結晶粒が微細で、純度が高く、タフネス性が優れるなどの特徴を有する軸受鋼であって、引張強度が800〜900MPaであり、高周波焼入されたレース面の硬度が730〜780HVに達し、レース面の焼入硬化層深さが2.0〜3.5mmに達することを保証できる自動車ハブ軸受鋼、およびその製造方法を提供することを目的とする。
自動車ハブ軸受は、レース面の高周波焼入された後の硬度が730〜780HVと要求され、レース面の焼入硬化層深さが2.0〜3.5mmに達し(研削部分を除く)、硬度のばらつきが≦50HVである。以上のような技術的指標を安定に達成するためには、焼入硬化層深さと組織の均一性を制御する必要がある。成分設計において、主要な合金元素CとMnを(焼入硬化層深さと耐磨耗性能を考慮して)合理的に合わせると共に、焼入性元素Moを増加させ、結晶粒界におけるAlNの散在析出を制御し、結晶粒の成長を抑えながらAl2O3とTiN系介在物の出現を防止するように、AlとN元素を制御する。MnとCu元素を添加する合金設計は、ハブ軸受の耐食性能のためでもあり、局在的な孔食による作業面の剥離を防止する。結晶粒サイズを微細化するための設計は、さらに、Nb元素を選択して添加することも含み、ハブの鍛造過程における二次結晶粒の微細化と合わせて、最終的に結晶粒が微細な組織を獲得できる。
また、前記不純物は、Pb≦0.002%、As≦0.04%、Sn≦0.005%、Sb≦0.004%又はCa≦0.0010%を含む。
炭素:炭素元素は靭性を劣化させるが、軸受鋼の強度と耐摩耗性能を保つ重要な元素であり、自動車ハブ軸受鋼において、高周波焼入されたレース面の硬度が730〜780HVに達し、レース面の焼入硬化層深さが2.0〜3.5mmに達することを保証するために、炭素含有量は0.58〜0.61%に制御されなければならない。
1) 製錬・鋳造
上記の成分に応じて、アーク炉若しくは転炉を用いて製錬し、取鍋精錬し、連続鋳造し、インゴットを鋳込む;
2) 圧延
インゴットを加熱し、加熱炉温度を600〜900℃にし、インゴットを炉に入れて20〜40分間保温する;120分間〜200分間経ってから、1180〜1220℃に昇温し、80〜180分間保温する;
分塊圧延機で圧延し、インゴットをビレットに分塊圧延する;
普通の圧延でビレットを棒材に圧延する;
ビレットの加熱温度を1160〜1200℃にし、加熱時間を80分間〜120分間にする;普通に圧延し、仕上げ圧延温度を760〜900℃にする。
1、本発明は鋼にケイ素、マンガン、モリブデン、銅、窒素等の合金元素を添加し、且つ相応の成分設計を行った。自動車ハブ軸受鋼に、低塩基度合成スラグを用いて精錬することで、酸化物と窒化物系の単粒介在物のサイズは有効に制御される;軽圧下および電磁攪拌等のプロセスによって、偏析は有効に改善した。
4、自動車ハブ軸受鋼は、純度が高く、単粒の介在物の最大サイズが≦27μmで、酸素含有量が≦6ppmで、チタン含有量が≦0.0015%である。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに説明する。
Claims (8)
- 化学成分が重量百分率で:
炭素:0.58〜0.61%;
ケイ素:≦0.15%;
マンガン:0.87〜0.95%;
銅:0.10〜0.25%;
モリブデン:0.12〜0.18%;
クロム:0.10〜0.20%;
硫黄:≦0.015%;
リン:≦0.015%;
アルミニウム:0.008〜0.015%;
酸素:≦0.0006%;
窒素:0.006〜0.015%;
水素:≦0.0001%;
チタン:≦0.0015%;
残部は鉄および不可避不純物であり、且つC%+Mn%/3=0.87〜0.95、Al/N=0.85〜1.15を同時に満たす自動車ハブ軸受鋼であって、
前記自動車ハブ軸受鋼は、引張強度が800〜900MPaであり、高周波焼入されたレース面の硬度が730〜780HVに達し、レース面の焼入硬化層深さが2.0〜3.5mmに達し、結晶粒度がレベル7〜9であり、単粒の介在物の最大サイズが≦27μmである、自動車ハブ軸受鋼。 - さらに、ニオブ:0.020〜0.040%を含むことを特徴とする、請求項1に記載の自動車ハブ軸受鋼。
- 前記不純物は、Pb≦0.002%、As≦0.04%、Sn≦0.005%、Sb≦0.004%又はCa≦0.0010%を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の自動車ハブ軸受鋼。
- 下記の工程を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の自動車ハブ軸受鋼の製造方法。
(1) 製錬・鋳造
請求項1又は2に記載の成分に応じて、アーク炉若しくは転炉を用いて製錬し、取鍋精錬し、連続鋳造し、インゴットを鋳込む;
(2) 圧延
インゴットを加熱し、加熱炉温度を600〜900℃にし、インゴットを炉に入れて20〜40分間保温する;120分間〜200分間経ってから、1180〜1220℃に昇温し、80〜180分間保温する;
分塊圧延機で圧延し、インゴットをビレットに分塊圧延する;
圧延でビレットを棒材に圧延し、ここで、ビレットの加熱温度を1160〜1200℃にし、加熱時間を80〜120分間にし、;
圧延し、仕上げ圧延温度を760〜900℃にする。 - 前記取鍋精錬において、二次精錬炉の取鍋に低塩基度合成スラグを1.5〜3kg/t溶鋼の量で入れ、造滓し、Al粒子で沈殿脱酸し、Si−Cパウダーでスラグ表面脱酸を行い、15分おきに1バッチを入れ、2〜3バッチを添加し,バッチ毎の添加量を0.2〜0.8kg/t溶鋼にする;二次精錬炉でトップスラグの塩基度を2〜4に制御することを特徴とする、請求項4に記載の自動車ハブ軸受鋼の製造方法。
- 前記二次精錬において低塩基度合成スラグを採用し、合成スラグの成分は重量百分率で:CaO 51〜53%、MgO 15〜19%、Al2O3 5〜11%、SiO2 22〜24%、P2O5≦0.10%、S≦0.05%、H2O≦0.6%、CaO/SiO2 2.08〜2.44であり;合成スラグの粒度は5〜20mmであることを特徴とする、請求項5に記載の自動車ハブ軸受鋼の製造方法。
- 前記取鍋精錬における真空脱気に入る前に、溶鋼温度を1580〜1610℃にする;真空脱気前に窒化クロムワイヤーをフィードし、窒素含有量を60〜150ppmに調整し、アルミニウムワイヤーをフィードしてアルミニウムを0.015〜0.025%に補充することを特徴とする、請求項4に記載の自動車ハブ軸受鋼の製造方法。
- 前記取鍋精錬における真空精錬が終了した後、取鍋を40分間以上静置し、Arをソフトブローし、溶鋼を連続鋳込み、過熱度を≦35℃に制御し、凝固末期軽圧下および電磁攪拌技術によって鋼材の偏析を改善することを特徴とする、請求項4に記載の自動車ハブ軸受鋼の製造方法。
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