JPS6263650A

JPS6263650A - 軸受鋼およびその製造法

Info

Publication number: JPS6263650A
Application number: JP20389185A
Authority: JP
Inventors: Yatsuka Takada; 高田　八束; Tadamasa Yamada; 山田　忠政
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1985-09-13
Filing date: 1985-09-13
Publication date: 1987-03-20

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】（産業上の利用分野）本発明は、自動車、各種産業機械において使用される玉
軸受、ローラ軸受等に通と７、耐久寿命、冷間鍛造性に
優れた軸受鋼およびその製造法に関するものである。

（従来技術）自動車、産業機械において使用される軸受は、これら機
器の性能向上が図られるについて、軸受ばより高負荷、
高速度化のもとで使用され、耐久寿命が重要視されるよ
うになり、耐久寿命をさらに向上させ得る鋼の開発が種
々なされてきた。

従来、耐久寿命を向上させるためＡＩ几等の酸化物系介
在物量を低減する方法が実施されている。

（解決しようとする問題点）しかし、鋼中のＡ１ユ０〕を低減させる方法においては
高負荷、高速度化に対して満足し得る耐久寿命を得るも
のではなかった。

また、軸受を構成する内輪、外輪は熱間鍛造に成形され
た後、熱処理を施し、切削加工によって仕上げら−れる
が、近年、加工技術が急速に進歩し、゛　情−し畦う槍
鳴１揉トｐおいては一部熱間骸遇から冷間騒慝にと移行しつつあり
、耐久寿命に加えて冷間機造性についても要望されるよ
うになってきた。

しかし、従来使用されているＳＵＪ　２は変形能が十分
ではなく、高度の冷間加工に耐えることかでヤ゛きなく、割れが発生するという問題が生じた。

一般に、冷間鍛造性を向上させるため鋼中のＡｔユＯＪ
等の酸化物系介在物量を低減する方法が採られているが
、ｎｉ、ｏｊの減少のみでは満足し得る冷間鍛造性を得
るものではなかった。

近年、冷間鍛造の割合が増えるにつれて、さらに高加工
度、高速度化が求められるようになり、軸受鋼において
も冷間鍛造性が重要視されるようになってきた。

酸化物が大きな介在物を生成し、耐久寿命、冷間鍛造性
を大幅に低下させること、かつ酸化物系介在物が非常に
少ない場合、硫化物系介在物によっても耐久寿命、冷間
鍛造性を低下させ、かつＴｉは炭窒化物を生成し、少量
の存在でも耐久寿命、冷間鍛造性を大幅に低下させ、さ
らにＰ等の不純物元素についても耐久寿命に悪影響を与
えることを見出したものである。

本発明は、これらの知見をもとにＯ量を０．０００８％
以下とし、かつ原料を厳選し、Ｔｉ　０．００１５％以
下、Ｓ　０．００２％以下と、耐久寿命、冷間鍛造性を
阻害する介在物生成元素を極力低下させることによって
鋼中に存在する非金属介在物Ｉ　（ＪＩＳ　　（Ａ＋Ｂ
＋Ｃ））を０．０１５％以下とし、かつその人きさにつ
いても平均１９．ｃｚｍ以下とすることにより、従来鋼
に比べて定格寿命（Ｂｌｏ）で２．６倍、平均寿命（Ｂ
襲）で５．７倍と大幅に優れた耐久寿命を得たものであ
り、さらに据込率７５％における割れ発生率は０と冷間
鍛造性についても優れた鋼を得ることに成功したもので
ある。

そして、本発明においては低酸素、低硫黄、低リン、低
ＴｉＯ高清浄度の鋼を溶製するに原材料を厳選し、電気
炉において酸化精錬を施した溶鋼を取鍋中へ出鋼し、出
鋼時もしくは出鋼後に脱Ｐ処理を施し、該溶鋼上の酸化
スラグを真空スラグリーナーによって吸引し、ついで塩
基度が３以上の高塩基性スラグ（ＦｅＯ＋　ＭｎＯ≦０
．５％の還元性で、かつＣａＯ／　Ｓｉ］０／　ＡＩＪ
４　＝　０．３〜０．４のＪｌｉＳ能のすくれたスラグ
）を電気加熱で造滓し、かつ浴温度の調整を行いつつ、
ダブルポーラスレンガにより不活性ガスを吹き込み、溶
鋼を強攪拌しながら還元精錬を行い、Ｓ　０．００２％
以下、Ｏ０．００２０％以下、かつ低Ｔｉ化を図り、つ
いで還流式真空脱ガス装置によって処理時間の２／３を
高還流し、残り１／３を弱還流により真空脱ガス精錬を
施し、０、Ｎ量をより低減し、さらに断気鋳造を行うこ
とにより、高清浄度の軸受鋼が得られること苓見出した
ものである。

以下に本発明鋼について詳述する。

第１発明鋼は、重量比にしてＣ０．７０〜１．１０％、
Ｓｉ　０．１５〜１．６０％、Ｍｒ＋　０．１５〜１．
１５％、Ｐ　０．０１２％以下、Ｓ　０．００２％以下
、Ｃｒ　０．５０〜１．６０％、００；０００８％以下
、Ｔｔ　０．００１５％以下を含有して、残部Ｆｅなら
びに不純物元素からなるもので、第２発明鋼は第１発明
鋼にＭｏ　０．０５〜０．５０％を含有させ、第１発明
鋼の焼入性をさらに向上させたもので、第３発明鋼は第
１発明鋼にＶ　０．０５〜０．３０％、Ｎｂ０８０５〜
０．３０％のうち１種ないし２種を含有させ、第１発明
鋼の耐摩耗性をさらに向上させたもので、し２種以上を
含有し、第１発明鋼の被削性を向上させたもので、第５
．６発明鋼は上記第１．３発明鋼を製造するに際し、溶
解炉より別容器中へ出鋼した溶鋼上のスラグを真空スラ
グクリーナーによって吸引し、ついで高塩基性スラグの
存在下で、浴温度の調整を行いつつ強攪拌しながら還元
精錬を行い、ついで還流式真空脱ガス装置によって高還
流と弱還流により真空脱ガス精錬を行うことを特徴とす
る軸受鋼の製造方法である。

以下に本発明鋼の成分限定理由について説明する。

Ｃは転がり軸受用鋼として要求される硬さＩＩＩ？Ｃ６
０以上を確保するに必要な元素であり、０．７０％以上
の含有が必要である。しかし、１．１０％を越えて含有
させると巨大炭化物が生成し易くなり、かつ耐久寿命、
冷間鍛造性が低下するので上限を１．１０％とした。

Ｓｉは脱酸作用、焼入性を向上させるとともに耐久寿命
、衝撃疲労を向上させる元素であり０．１５％以上の含
有が必要である。しかし、１．６０％を越えて含有させ
ると転勤寿命特性、冷間鍛造性および被削性を劣化させ
るので上限を１．６０％とした。

Ｍｎは脱酸作用、焼入性を向上させる元素であり０．１
５％以上の含有が必要である。しかし、多く含有させて
も効果の向上が小さく、かつＭｎＳを生成し転がり寿命
を低下させるので上限を１．１５％とした。

ＣｒはＭｎと同様に焼入性を向上させる元素であり、か
つ炭化物球状化を促進させる元素でもあり、少なくとも
０．５０％以上含有させる必要がある。

しかし、多く含有させると炭化物が粗大化して、冷間鍛
造性、被削性を劣化させるので上限を１．６０％とした
。Ｐは転がり寿命、靭性を低下させる元素でありその含
有量をできるだけ低下させる必要があり、上限を０．０
１２％とした。

ＳはＭｎと結合して硫化物系介在物を生成し、耐久寿命
、冷間鍛造性を著しく低下させる元素である。本発明に
おいては硫化物系介在物を極力低下し耐久寿命、冷間鍛
造性を大幅に改善することを目的とするものであり、そ
の含有量を厳しく抑制する必要があり、上限を０．００
２％とした。

Ｏは鋼中においてＡＩ】０３、ＳｔＯユなどの酸化物系
介在物を生成し、転勤寿命特性、冷間鍛造性を著しく劣
化させる元素である。本発明におい′ζは非金属介在物
量を大幅に低減させるとともに介在物の大きさ規制をす
ることにより転勤寿命特性、冷間鍛造性を大幅に改善さ
せるものであり、その含有量を厳しく抑制する必要があ
り、上■をｏ、ｏｏｏｓ％とした。

ＴｉはＮと結合してＴｉＮ介在物として鋼中に残在し、
その含有量が多くなると大きな介在物を生成し、転勤寿
命特性、冷間鍛造性を大幅に劣化させるため極力低下さ
せる必要があり上限を０．００１５％とした。

Ｍｏは焼入性を向上させる元素であって、少量の含有に
よって、焼入性を増加し得るもので本発明においては必
要に応じて、０．０５％以上含有させるものである。し
かし、Ｍｏは高価な元素であり、かつ０．５０％を越え
て含有させても効果の向上が小さいので上限を０．５０
％とした。

Ｖ、Ｎｂは炭窒化物を生成し、強度と靭性を向上させる
元素であり、これらの効果を得るにはそれぞれ０．０５
％以上の含有が必要である。しかし、ＶｌＮｂとも０．
３０％を越えて含有させても効果の向上が小さいので、
上限を０．３０％とした。

！’ｂ、　Ｔｅｓ　Ｓｅ、　Ｃａは被削性を改善する元
素であり、本発明はおいては必要に応じて添加するもの
で、ｐｂは０．０５％以上、Ｔｅは０，０１％以上５、
Ｓｅはｏ、ｏｉ％以上、Ｃａはｏ、ｏｏｉ％以上含有さ
せることによって、必要とする被削性が得られる。しか
し、Ｐｂ、ｌ’ｅ、Ｓ、Ｃａを必要以上に含有させると
本発明の優れた耐久寿命、冷間鍛造性を損うのでその上
限をＰＩ］、べて実施例でもって明らかにする。

第１．２表はこれらの供試鋼の化学成分を示すものであ
る。

累Ｔ食石第１．２表において、Ａ、Ｂ鋼は従来鋼でＡ鋼は５ＵＪ
２、Ｂ鋼は５ＩＩＪ３、Ｃ−Ｆ鋼は比較鋼で、Ｇ〜Ｖ鋼
は本発明鋼で、前述の熔解法により溶製したものである
。

第３表は第１．２表の供試鋼について、８５０℃×３０
分油冷、１７０℃×９０分空冷の焼入、焼もどし処理を
施し、非金属介在物量およびその平均長さ、耐久寿命、
冷間鍛造性を調査し、その結果を示したものである。

非金属介在物量およびその平均長さについては、上記処
理を施した６５φ圧延材より切り出し調査したもので、
従来鋼であるＡ鋼を１とした指数で示したものである。

耐久寿命については森式スラスト型耐久寿命試験機を用
い、外径６５φ×内径１８φ×厚さ１０ｍｍの試片を製
作し、前記Ａ鋼を１とした指数で示したものである。冷
間鍛造性については２０龍φＸ　３０ｔｍの据込率７５
％における割れの発生率を調べたものである。

第３表から知られるように、比較鋼であるＣ鋼は耐久寿
命、冷間鍛造性については従来鋼に比べて改善されては
いるが非金属介在物量および平均長さについてはＡ、Ｂ
鋼と同程度である。

また、Ｄ鋼についてはｓｌが高いことによって、非金属
介在物量が多く、冷間鍛造性が低いものであり、Ｅ鋼に
ついてはＯ量が高いことにより耐久寿命、冷間鍛造性が
劣るものであり、Ｆ鋼についてはｓ、ｏｌが高いことに
よって耐久寿命が劣るものである。。

これらに対して、本発明鋼であるＧ〜Ｖｉｌは、０量を
０．０００８％以下、Ｓ量を０．００２％以下とすると
ともにＴｉ、、Ｐｇを極力低下させることによって非金
属介在物量については従来鋼であるＡ鋼のｌ／６〜１／
１５程度、その平均長さについては１／２と、非金属介
在物についてはＡ鋼に比べて大幅に優れたものであり、
したがって耐久寿命については定格寿命（ＢｌＯ）で２
〜３倍、平均寿命（Ｂ　ｍ　）で４〜７倍とともに従来
鋼であるＡ鋼とに比べて大幅に優れたものである。かつ
冷間鍛造性についても据込率７５％における割れ発生率
は０％であり従来鋼に比べて大巾に優れているものであ
る。

このように、本発明鋼であるＧ〜Ｖ鋼は非金属介在物、
耐久寿命、冷間加工性についてはＡｌｌに比べて優れた
特性を有するものである。

また、本発明鋼はＳ量が、０．００２％以下と低いもの
であるが、酸化物系介在物を大幅に低減させたことによ
り、従来鋼並みの被削性を有するもの有させるとともに
Ｐ−，３％　０．Ｔｉ量を極力低下させて、酸化物系、
硫化物系介在物量を極力低下させることによって本発明
鋼は従来鋼に比べて定格寿命で２．６倍、平均寿命で５
．７倍と優れた耐久寿命を得ることに成功したものであ
り、かつ変形能が高く、高度の加工に耐え得る冷間鍛造
性を有するもので、産業機械、産業車両等の高度化にと
もなう高負荷、高速度化に十分対応し得る高品質軸受鋼
およ−びその製造法で産業上寄与するところ極めて大で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比にして、Ｃ　０．７０〜１．１０％、Ｓｉ
　０．１５〜１．６０％、Ｍｎ　０．１５〜１．１５％
、Ｐ　０．０１２％以下、Ｓ　０．００２％以下、Ｃｒ
　０．５０〜１．６０％、Ｏ　０．０００８％以下、Ｔ
ｉ　０．００１５％以下を含有し、残部Ｆｅならびに不
純物元素からなることを特徴とする軸受鋼。
（２）重量比にして、Ｃ　０．７０〜１．１０％、Ｓｉ
　０．１５〜１．６０％、Ｍｎ　０．１５〜１．１５％
、Ｐ　０．０１％以下、Ｓ　０．００２％以下、Ｃｒ　
０．５０〜１．６０％、Ｏ　０．０００８％以下、Ｔｉ
　０．００１５％以下を含有し、さらにＭｏ　０．０５
〜０．５０％を含有させ、残部Ｆｅならびに不純物元素
からなることを特徴とする軸受鋼。
（３）重量比にして、Ｃ　０．７０〜１．１０％、Ｓｉ
　０．１５〜１．６０％、Ｍｎ　０．１５〜１．１５％
、Ｐ　０．０１２％以下、Ｓ　０．００２％以下、Ｃｒ
　０．５０〜１．６０％、Ｏ　０．０００８％以下、Ｔ
ｉ　０．００１５％以下を含有し、さらにＶ　０．０５
〜０．３０％、Ｎｂ　０．０５〜０．３０％のうち１種
ないし２種を含有させ、残部Ｆｅならびに不純物元素か
らなることを特徴とする軸受鋼。
（４）重量比にして、Ｃ　０．７０〜１．１０％、Ｓｉ
　０．１５〜１．６０％、Ｍｎ　０．１５〜１．１５％
、Ｐ　０．０１２％以下、Ｓ　０．００２％以下、Ｃｒ
　０．５０〜１．６０％、Ｏ　０．０００８％以下、Ｔ
ｉ　０．００１５％以下を含有し、さらにＰｂ　０．０
５〜０．１５％、Ｔｅ　０．０１〜０．１５％、Ｓｅ　
０．０１〜０．１５％、Ｃａ　０．００１〜０．０１％
のうち１種ないし２種以上を含有し、残部Ｆｅならびに
不純物元素からなることを特徴とする軸受鋼。
（５）重量比にして、Ｃ　０．７０〜１．１０％、Ｓｉ
　０．１５〜１．６０％、Ｍｎ　０．１５〜１．１５％
、Ｐ　０．０１２％以下、Ｓ　０．００２％以下、Ｃｒ
　０．５０〜１．６０％、Ｏ　０．０００８％以下、Ｔ
ｉ　０．００１５％以下を含有して、残部Ｆｅならびに
不純物元素からなる鋼を製造するに際し、溶解炉より別
容器中へ出鋼した溶鋼上のスラグを真空スラグクリーナ
によって吸引し、ついで塩度が３以上の高塩基性スラグ
の存在下で、かつ常圧以上の不活性雰囲気下で、電極加
熱で浴温度の調整を行いつつ、強攪拌しながら還元精錬
を行い、ついで還流式真空脱ガス装置によって、処理時
間の２／３を高還流し、１／３を弱還流により真空脱ガ
ス精錬を行うことを特徴とする軸受鋼の製造法。
（６）重量比にして、Ｃ　０．７０〜１．１０％、Ｓｉ
　０．１５〜１．６０％、Ｍｎ　０．１５〜１．１５％
、Ｐ　０．０１２％以下、Ｓ　０．００２％以下、Ｃｒ
　０．５０〜１．６０％、Ｏ　０．０００８％以下、Ｔ
ｉ　０．００１５％以下を含有して、さらに、Ｖ　０．
０５〜０．３０％、Ｎｂ　０．０５〜０．３０％のうち
１種ないし２種を含有させ、残部Ｆｅならびに不純物元
素からなる鋼を製造するに際し、溶解炉より別容器中へ
出鋼した溶鋼上のスラグを真空スラグクリーナによって
吸引し、ついで塩基度が３以上の高塩基性スラグの存在
下で、かつ常圧以上の不活性雰囲気下で、電極加熱で浴
温度の調整を行いつつ、強攪拌しながら還元精錬を行い
、ついで還流式真空脱ガス装置によって、処理時間の２
／３を高還流し、１／３を弱還流により真空脱ガス精錬
を行うことを特徴とする軸受鋼の製造法。