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JP7469596B2 - Bearing Steel - Google Patents

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JP7469596B2
JP7469596B2 JP2020001524A JP2020001524A JP7469596B2 JP 7469596 B2 JP7469596 B2 JP 7469596B2 JP 2020001524 A JP2020001524 A JP 2020001524A JP 2020001524 A JP2020001524 A JP 2020001524A JP 7469596 B2 JP7469596 B2 JP 7469596B2
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豊 根石
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Nippon Steel Corp
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Description

本発明は、軸受用鋼に関する。 The present invention relates to bearing steel.

一般的に、自動車の軸受、歯車、シャフト、プーリー等に使用される鋼は、切削加工を施されて部品形状に加工されるため、優れた被削性が求められる。また、これらの部品に使用される鋼は、衝撃および摩擦等に対して優れた特性を有する必要があるため、優れた硬度、靭性、転動疲労強度および耐摩耗性が求められる。一般的に、表面硬度が高ければ高いほど転動疲労強度は向上するため、優れた転動疲労強度が求められる機械部品は、素材である軸受用鋼に熱間加工や冷間加工を施して部品形状とし、焼入れ、焼戻し等、熱処理を施して製造される。 Generally, the steel used for automobile bearings, gears, shafts, pulleys, etc. is machined into the shape of the part by cutting, so excellent machinability is required. In addition, the steel used for these parts needs to have excellent properties against impact and friction, so excellent hardness, toughness, rolling fatigue strength, and wear resistance are required. Generally, the higher the surface hardness, the better the rolling fatigue strength, so machine parts that require excellent rolling fatigue strength are manufactured by hot working or cold working the raw material bearing steel to form the part shape, and then heat treating it by quenching, tempering, etc.

近年では、自動車の燃費向上を目的として、上記のような機械部品同士の間の潤滑液(油等)の量を減らす、あるいは粘度を下げる傾向がある。潤滑液の量を少なくすると、冷却効果の低下により表面温度が上昇し、より過酷な環境下で機械部品が使用されることになる。また、潤滑液の粘度を下げると液膜が薄くなることで冷却効果が低下するだけでなく、摩擦の増加により機械部品の表面温度が上昇する。機械部品の表面温度が上昇すると、使用されるうちに機械部品内部の組織が変化し、組織が変化した箇所が起点となって破壊が生じる場合がある。そのため、高温環境下で使用される機械部品は、表面温度が上昇した場合であっても組織が変化し難い特性を有する必要がある。 In recent years, there has been a trend to reduce the amount or viscosity of lubricating fluid (oil, etc.) between mechanical parts as described above in order to improve fuel efficiency of automobiles. Reducing the amount of lubricating fluid reduces the cooling effect, causing the surface temperature to rise, and mechanical parts will be used in a harsher environment. Furthermore, reducing the viscosity of the lubricating fluid not only reduces the cooling effect by thinning the liquid film, but also increases friction, causing the surface temperature of the mechanical parts to rise. If the surface temperature of a mechanical part rises, the internal structure of the mechanical part will change as it is used, and the area where the structure has changed may become the starting point for destruction. For this reason, mechanical parts used in high-temperature environments need to have properties that make it difficult for their structure to change even when the surface temperature rises.

特許文献1には、質量%で、C:0.30~0.65%、Si:0.20~1.00%、Mn:0.20~0.60%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:1.00~3.00%、Al:0.005~0.200%、N:0.0200%以下、O:0.0030%以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、さらに、該鋼は上記組成のSi、Mn、Crの含有量から算出される4×Si+3Cr-Mnの値が6.00%以上を満足し、かつ、旧オーステナイト粒径を8.0μm以下としたことを特徴とする靭性および耐磨耗性に優れた鋼が開示されている。 Patent Document 1 discloses a steel with excellent toughness and wear resistance, which contains, by mass%, C: 0.30-0.65%, Si: 0.20-1.00%, Mn: 0.20-0.60%, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Cr: 1.00-3.00%, Al: 0.005-0.200%, N: 0.0200% or less, O: 0.0030% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities, and further, the value of 4×Si+3Cr-Mn calculated from the contents of Si, Mn, and Cr in the above composition is 6.00% or more, and the prior austenite grain size is 8.0 μm or less.

特許文献2には、所定の化学組成を有し、鋼組織が、フェライト及びパーライトからなり、前記パーライトの面積率が85%以上であり、鋼中において、Al介在物及び複合介在物の総個数に対する、前記複合介在物の個数の比率は、20%以上であり、前記複合介在物は、質量%で、2.0%以上のSiO及び2.0%以上のCaOを含有し、残部の99%以上がAlである、高周波焼入れ用鋼が開示されている。 Patent Document 2 discloses a steel for induction hardening having a predetermined chemical composition, a steel structure consisting of ferrite and pearlite, an area ratio of the pearlite being 85% or more, a ratio of the number of the composite inclusions to the total number of Al 2 O 3 inclusions and composite inclusions in the steel being 20% or more, and the composite inclusions containing, by mass%, 2.0% or more of SiO 2 and 2.0% or more of CaO, with the remainder being 99% or more of Al 2 O 3 .

特許文献3には、所定の化学組成を有し、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と平均値が、(CrのX線強度値の標準偏差/CrのX線強度値の平均値)≦0.25を満たすことを特徴とする転動疲労寿命に優れた鋼が開示されている。 Patent Document 3 discloses a steel with excellent rolling fatigue life, which has a specified chemical composition and is characterized in that, when EPMA line analysis is performed in a direction perpendicular to the rolling direction, the standard deviation and average value of the Cr X-ray intensity values satisfy (standard deviation of the Cr X-ray intensity values/average value of the Cr X-ray intensity values) ≦ 0.25.

しかし、特許文献1~3では、鋼の表面温度が上昇することで生じる組織変化について何ら考慮されていない。特許文献1~3に開示された鋼を高温環境下で使用される機械部品に適用した場合、鋼中に含まれるMnの作用により、潤滑液等に含まれる水素が鋼中に侵入し、拡散する事で組織変化が生じ、破壊が生じる場合がある。 However, Patent Documents 1 to 3 do not take into consideration the microstructural changes that occur as the surface temperature of the steel increases. When the steels disclosed in Patent Documents 1 to 3 are used in machine parts used in high-temperature environments, the Mn contained in the steel can cause hydrogen contained in lubricating fluids, etc., to penetrate and diffuse into the steel, causing microstructural changes and resulting in destruction.

特許第5868099号公報Patent No. 5868099 国際公開第2018/016502号International Publication No. 2018/016502 特許第5723232号公報Patent No. 5723232

本発明は、焼きならし後の被削性に優れ、且つ焼入れ焼戻し後において、優れた硬度、靭性、転動疲労強度、耐摩耗性および耐組織変化特性を有する軸受用鋼を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a bearing steel that has excellent machinability after normalizing, and has excellent hardness, toughness, rolling fatigue strength, wear resistance, and resistance to microstructural change after quenching and tempering.

本発明の要旨は、以下の通りである。
[1] 本発明の一態様に係る軸受用鋼は、化学組成が、質量%で、
C :0.70~1.20%、
Si:0.20~0.80%、
Mn:0.20%以上、0.40%未満、
Cr:1.60~1.95%、
V :0.21~0.30%、
Al:0.005~0.060%、
N :0.0020~0.0080%、
P :0.020%以下、
S :0.020%以下、および
O :0.0015%以下
を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、且つ下記(1)式および下記(2)式を満足する。
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 ・・・ (1)
(Cr/Mn)+V≧5.00 ・・・ (2)
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量%での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は0を代入する。
[2]上記[1]に記載の軸受用鋼は、前記化学組成が、質量%で、
Ca:0.0050%以下、
B :0.0040%以下、
Mo:0.80%以下、
Ti:0.050%以下、
Nb:0.050%以下、および
Ni:0.30%以下
からなる群から選択される1種または2種以上を含有してもよい。
The gist of the present invention is as follows.
[1] A bearing steel according to one embodiment of the present invention has a chemical composition, in mass%,
C: 0.70 to 1.20%,
Si: 0.20 to 0.80%,
Mn: 0.20% or more and less than 0.40%;
Cr: 1.60 to 1.95%,
V: 0.21 to 0.30%,
Al: 0.005 to 0.060%,
N: 0.0020 to 0.0080%,
P: 0.020% or less,
It contains S: 0.020% or less, O: 0.0015% or less, the balance being Fe and impurities, and satisfies the following formulae (1) and (2).
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 … (1)
(Cr/Mn)+V≧5.00 (2)
In the above formula, the symbol for an element indicates the content of the element in mass %, and 0 is substituted when the element is not contained.
[2] The bearing steel according to the above [1], wherein the chemical composition is, in mass%,
Ca: 0.0050% or less,
B: 0.0040% or less,
Mo: 0.80% or less,
Ti: 0.050% or less,
The steel may contain one or more elements selected from the group consisting of Nb: 0.050% or less and Ni: 0.30% or less.

本発明によれば、焼きならし後の被削性に優れ、且つ焼入れ焼戻し後の優れた硬度、靭性、転動疲労強度、耐摩耗性および耐組織変化特性を有する軸受用鋼を提供することができる。 The present invention provides bearing steel that has excellent machinability after normalizing, and excellent hardness, toughness, rolling fatigue strength, wear resistance, and resistance to microstructural change after quenching and tempering.

実施例で使用した森式スラスト型転動疲労試験片を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a Mori-type thrust rolling fatigue test piece used in the examples. 実施例で行った森式スラスト型転動疲労試験を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the Mori-type thrust rolling fatigue test carried out in the examples.

高温環境下で使用される機械部品は、すべりを伴う接触面圧を繰り返し負荷されるうちに部品表層の組織が変化し、組織が変化した箇所が起点となって破壊が生じる場合がある。本発明者らは、高温環境下で使用される機械部品の組織変化について以下のように推察している。 When mechanical parts used in high-temperature environments are repeatedly subjected to contact pressure that involves sliding, the structure of the surface layer of the part changes, and the area where the structure has changed may become the starting point for fracture. The inventors speculate as follows about the changes in the structure of mechanical parts used in high-temperature environments.

機械部品が高温環境下で、すべりを伴いながら繰り返し面圧を負荷されると、部品表層に局所変形が生じ、その箇所には大きなひずみが導入されることにより白色組織が生じる。鋼内部に白色組織が生じると、この組織が起点となり微小亀裂が生じ、最終的には破壊が生じる場合がある。本発明者らは、高温環境下で潤滑液(油等)が分解されることにより生じた水素が鋼内部に侵入することが、高温環境下で局所破壊が生じる原因の一つであると推察している。 When mechanical parts are subjected to repeated surface pressure while sliding in a high-temperature environment, local deformation occurs on the surface of the part, and large strain is introduced at that location, resulting in the formation of white structure. When white structure occurs inside the steel, this structure can become the starting point for the formation of microcracks, which can ultimately lead to destruction. The inventors speculate that one of the causes of local destruction in high-temperature environments is the penetration of hydrogen, which is generated by the decomposition of lubricating fluid (oil, etc.), into the steel.

そこで本発明者らは、耐組織変化特性に優れた鋼の化学組成について鋭意研究した。なお、耐組織変化特性に優れるとは、高温環境下で使用されても白色組織への組織変化が生じ難いことを意味する。その結果、本発明者らは、Mn、CrおよびVのそれぞれの含有量を所定の範囲内に制御し、且つこれらの元素の含有量が所定の関係を満たすように制御することで、耐組織変化特性に優れた鋼を得ることができることを知見した。より具体的には、本発明者らは、Vを含有させて結晶粒を微細化することで、降伏強度を向上させて局所変形の発生を抑制し、Mn含有量を低減させて結晶粒界を強化することで亀裂の発生を抑制し、更に、Crを含有させることで、耐組織変化特性に優れた鋼を得ることができることを知見した。 The inventors have therefore conducted extensive research into the chemical composition of steel with excellent resistance to microstructural change. "Excellent resistance to microstructural change" means that the steel is unlikely to change to white even when used in a high-temperature environment. As a result, the inventors have discovered that by controlling the contents of Mn, Cr, and V within a predetermined range and by controlling the contents of these elements to satisfy a predetermined relationship, steel with excellent resistance to microstructural change can be obtained. More specifically, the inventors have discovered that by adding V to refine the crystal grains, the yield strength can be improved and the occurrence of local deformation can be suppressed, by reducing the Mn content to strengthen the crystal grain boundaries, the occurrence of cracks can be suppressed, and by adding Cr, steel with excellent resistance to microstructural change can be obtained.

以上の知見に基づいてなされた本実施形態に係る軸受用鋼は、化学組成が、質量%で、C:0.70~1.20%、Si:0.20~0.80%、Mn:0.20%以上、0.40%未満、Cr:1.60~2.00%、V:0.02~0.30%、Al:0.005~0.060%、N:0.0020~0.0080%、P:0.020%以下、S:0.020%以下およびO:0.0015%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、且つ下記(1)式および下記(2)式を満足する。
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 ・・・ (1)
(Cr/Mn)+V≧5.00 ・・・ (2)
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量%での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は0を代入する。
The bearing steel according to this embodiment, which has been made based on the above findings, has a chemical composition, in mass%, of C: 0.70 to 1.20%, Si: 0.20 to 0.80%, Mn: 0.20% or more and less than 0.40%, Cr: 1.60 to 2.00%, V: 0.02 to 0.30%, Al: 0.005 to 0.060%, N: 0.0020 to 0.0080%, P: 0.020% or less, S: 0.020% or less, and O: 0.0015% or less, with the balance being Fe and impurities, and satisfies the following formulas (1) and (2):
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 … (1)
(Cr/Mn)+V≧5.00 (2)
In the above formula, the symbol for an element indicates the content of the element in mass %, and 0 is substituted when the element is not contained.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は本実施形態に開示の構成のみに制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。「~」を挟んで記載する数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。化学組成についての%は全て質量%を示す。 The preferred embodiment of the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the configuration disclosed in this embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. A numerical range described with "to" includes the lower limit and the upper limit. A numerical value indicated as "less than" does not include the numerical range. All percentages for chemical composition indicate mass %.

C:0.70~1.20%
炭素(C)は、軸受用鋼の焼入れ焼戻し後の硬さを高める。C含有量が少ない場合はこの効果が得られないため、C含有量は0.70%以上とする。好ましくは0.80%以上である。一方、C含有量が多い場合は残留オーステナイト量が高くなりすぎ、軸受用鋼の焼入れ後の硬さが低下するため、C含有量は1.20%以下とする。好ましくは、1.10%以下である。
C: 0.70 to 1.20%
Carbon (C) increases the hardness of bearing steel after quenching and tempering. If the C content is low, this effect cannot be obtained, so the C content is set to 0.70% or more, preferably 0.80% or more. On the other hand, if the C content is high, the amount of retained austenite becomes too high, and the hardness of the bearing steel after quenching decreases, so the C content is set to 1.20% or less, preferably 1.10% or less.

Si:0.20~0.80%
シリコン(Si)は鋼に焼入性を付与して転動疲労強度を高める。更に、Siは焼戻し軟化抵抗を向上させる。すなわち、Siは、焼戻し処理および使用時の高温環境において軟化を抑制する。Si含有量が少ない場合は上記効果が得られないため、Si含有量は0.20%以上とする。好ましくは0.22%以上、0.30%以上である。一方、Si含有量が多い場合は、鋼の硬度が上昇して、被削性が劣化する。そのため、Si含有量は0.80%以下とする。好ましくは0.75%以下、0.70%以下、0.65%以下である。
Si: 0.20 to 0.80%
Silicon (Si) imparts hardenability to steel and enhances rolling fatigue strength. Furthermore, Si improves temper softening resistance. That is, Si suppresses softening during tempering and in high-temperature environments during use. If the Si content is low, the above effects cannot be obtained, so the Si content is set to 0.20% or more. It is preferably set to 0.22% or more, 0.30% or more. On the other hand, if the Si content is high, the hardness of the steel increases and the machinability deteriorates. Therefore, the Si content is set to 0.80% or less. It is preferably set to 0.75% or less, 0.70% or less, or 0.65% or less.

Mn:0.20%以上、0.40%未満
マンガン(Mn)は焼入れ時の焼入れ性を高める。Mn含有量が少ない場合は上記効果が得られないため、Mn含有量は0.20%以上とする。好ましくは0.25%以上である。一方、Mn含有量が多い場合は、結晶粒界にMnが偏析することで、鋼の耐組織変化特性が劣化する。そのため、Mn含有量は0.40%未満とする。好ましくは0.35%以下である。
Mn: 0.20% or more, less than 0.40% Manganese (Mn) improves hardenability during hardening. If the Mn content is low, the above effect cannot be obtained, so the Mn content is set to 0.20% or more. It is preferably set to 0.25% or more. On the other hand, if the Mn content is high, Mn segregates at the grain boundaries, deteriorating the resistance to structural change of the steel. Therefore, the Mn content is set to less than 0.40%, and preferably set to 0.35% or less.

Cr:1.60~2.00%
クロム(Cr)は、鋼に焼入性を付与して強度を高める。また、Crは焼戻し軟化抵抗を向上させ、焼戻し処理および使用時の高温環境における軟化を抑制する。更に、Crは鋼の水素感受性を抑制することで、耐組織変化特性を向上させる。Cr含有量が少ない場合は上記効果が得られないため、Cr含有量は1.60%以上とする。好ましくは1.65%以上、1.70%以上、1.80%以上である。一方、Cr含有量が多い場合は、靭性が低下するとともに鋼の硬さが上昇して被削性が劣化する。そのため、Cr含有量は2.00%以下とする。好ましくは1.95%以下である。
Cr: 1.60 to 2.00%
Chromium (Cr) imparts hardenability to steel and increases its strength. In addition, Cr improves temper softening resistance and inhibits softening during tempering and in high-temperature environments during use. Furthermore, Cr inhibits the hydrogen sensitivity of steel, thereby improving its resistance to structural change. If the Cr content is low, the above effects cannot be obtained, so the Cr content is set to 1.60% or more. Preferably, it is set to 1.65% or more, 1.70% or more, or 1.80% or more. On the other hand, if the Cr content is high, the toughness decreases and the hardness of the steel increases, deteriorating the machinability. Therefore, the Cr content is set to 2.00% or less. Preferably, it is set to 1.95% or less.

V:0.02~0.30%
バナジウム(V)は、微細なV窒化物、V炭化物、又はV炭窒化物を形成して焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑制することで鋼の降伏強度を向上させ、圧力のかかる部品表層で局所変形が生じることを抑制する。また、Vは鋼の転動疲労強度および耐組織変化特性を向上させる。これは、鋼内部に侵入した水素をV析出物がトラップすることで、水素侵入による脆化を抑制することが原因の一つと考えられる。V含有量が少ない場合は上記効果が得られないため、V含有量は0.02%以上とする。好ましくは0.05%以上、0.10%以上、0.15%以上である。一方、V含有量が多い場合は、鋼中に粗大なV析出物が形成され、鋼の靱性が低下する。そのため、V含有量は0.30%以下とする。好ましくは、0.25%以下、0.21%以下である。
V: 0.02 to 0.30%
Vanadium (V) forms fine V nitrides, V carbides, or V carbonitrides to suppress the coarsening of crystal grains during quenching, thereby improving the yield strength of the steel and suppressing local deformation on the surface of the part under pressure. V also improves the rolling fatigue strength and microstructural change resistance of the steel. One of the reasons for this is thought to be that V precipitates trap hydrogen that has penetrated into the steel, thereby suppressing embrittlement due to hydrogen penetration. If the V content is low, the above effect cannot be obtained, so the V content is set to 0.02% or more. Preferably, it is 0.05% or more, 0.10% or more, or 0.15% or more. On the other hand, if the V content is high, coarse V precipitates are formed in the steel, and the toughness of the steel decreases. Therefore, the V content is set to 0.30% or less. Preferably, it is 0.25% or less, 0.21% or less.

Al:0.005~0.060%
アルミニウム(Al)は溶鋼を脱酸する。また、Alは鋼中のNと結合してAlNを形成し、焼入れ焼戻し時の結晶粒の粗大化を抑制する。Al含有量が少ない場合、上記効果が得られないため、Al含有量は0.005%以上とする。好ましくは0.008%以上、0.015%以上である。一方、Al含有量が多い場合、鋼中に粗大なAl介在物、および/または複数のAl介在物が凝集したAlクラスタが多量に生成し、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度が低下する。そのため、Al含有量は0.060%以下とする。好ましくは0.050%以下、0.045%以下である。
なお、本実施形態におけるAl含有量とは、全Alの含有量を意味する。
Al: 0.005 to 0.060%
Aluminum (Al) deoxidizes molten steel. In addition, Al combines with N in steel to form AlN, suppressing the coarsening of crystal grains during quenching and tempering. If the Al content is low, the above effect cannot be obtained, so the Al content is set to 0.005% or more. It is preferably set to 0.008% or more, 0.015% or more. On the other hand, if the Al content is high, a large amount of coarse Al 2 O 3 inclusions and/or Al 2 O 3 clusters formed by agglomeration of multiple Al 2 O 3 inclusions are generated in the steel, and the rolling fatigue strength of the steel after quenching and tempering is reduced. Therefore, the Al content is set to 0.060% or less. It is preferably set to 0.050% or less, 0.045% or less.
In the present embodiment, the Al content means the total Al content.

N:0.0020~0.0080%
窒素(N)はAlと結合して鋼中にAlNを形成し、焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑制することで、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度を高める。N含有量が少ない場合、上記効果が得られないため、N含有量は0.0020%以上とする。好ましくは0.0025%以上、0.0028%以上である。一方、N含有量が多い場合、Nが過剰にフェライトに固溶してひずみ時効が生じ、鋼の冷間加工性が低下する。さらに、N含有量が多い場合、鋼中に粗大な窒化物が生成されて、鋼の被削性および転動疲労強度が低下する。そのため、N含有量は0.0080%以下とする。好ましくは0.0070%以下、0.0060%以下である。
N: 0.0020 to 0.0080%
Nitrogen (N) combines with Al to form AlN in the steel, suppressing the coarsening of crystal grains during quenching, thereby increasing the rolling fatigue strength of the steel after quenching and tempering. If the N content is low, the above effect cannot be obtained, so the N content is set to 0.0020% or more. It is preferably 0.0025% or more, 0.0028% or more. On the other hand, if the N content is high, N dissolves excessively in ferrite, causing strain aging, and the cold workability of the steel is reduced. Furthermore, if the N content is high, coarse nitrides are generated in the steel, and the machinability and rolling fatigue strength of the steel are reduced. Therefore, the N content is set to 0.0080% or less. It is preferably 0.0070% or less, 0.0060% or less.

P:0.020%以下
リン(P)は不純物元素である。Pは結晶粒界に偏析して粒界を脆化させるため、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度を低下させる。したがって、P含有量は0.020%以下に制限する。P含有量は0.015%以下、0.011%以下が好ましい。P含有量は0%とすることが好ましいが、P含有量を過度に低減しても精錬コストの増加に見合う効果が得られないため、P含有量は0.003%以上、0.005%以上としてもよい。
P: 0.020% or less Phosphorus (P) is an impurity element. P segregates at the grain boundaries and embrittles the grain boundaries, reducing the rolling fatigue strength of the steel after quenching and tempering. Therefore, the P content is limited to 0.020% or less. The P content is preferably 0.015% or less, 0.011% or less. Although it is preferable to set the P content to 0%, since an excessive reduction in the P content does not provide an effect commensurate with the increase in refining costs, the P content may be set to 0.003% or more, 0.005% or more.

S:0.020%以下
硫黄(S)は不純物元素である。Sは鋼中に粗大な介在物(MnS)を形成し、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度を低下させる。したがって、S含有量は0.020%以下に制限する。S含有量は0.016%以下、0.013%以下、0.010%以下が好ましい。S含有量は0%とすることが好ましいが、S含有量を過度に低減しても精錬コストの増大に見合う効果が得られないため、S含有量は0.003%以上、0.005%以上としてもよい。
S: 0.020% or less Sulfur (S) is an impurity element. S forms coarse inclusions (MnS) in steel, which reduces the rolling fatigue strength of the steel after quenching and tempering. Therefore, the S content is limited to 0.020% or less. The S content is preferably 0.016% or less, 0.013% or less, or 0.010% or less. Although it is preferable to set the S content to 0%, since an effect commensurate with the increase in refining costs cannot be obtained even if the S content is excessively reduced, the S content may be set to 0.003% or more, or 0.005% or more.

O:0.0015%以下
酸素(O)は不純物元素である。OはAl、Si及びCaと結合して酸化物(又は酸化物系介在物)を形成し、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度を低下させる。したがって、O含有量は0.0015%以下に制限する。O含有量は0.0014%以下、0.0011%以下が好ましい。O含有量は0%とすることが好ましいが、O含有量を過度に低減しても精錬コストの増大に見合う効果が得られないため、O含有量は0.0003%以上、0.0005%以上としてもよい。
O: 0.0015% or less Oxygen (O) is an impurity element. O combines with Al, Si, and Ca to form oxides (or oxide-based inclusions), which reduces the rolling fatigue strength of steel after quenching and tempering. Therefore, the O content is limited to 0.0015% or less. The O content is preferably 0.0014% or less, 0.0011% or less. Although it is preferable to set the O content to 0%, since an effect commensurate with the increase in refining costs cannot be obtained even if the O content is reduced excessively, the O content may be set to 0.0003% or more, 0.0005% or more.

本実施形態に係る軸受用鋼の化学組成の残部は、Fe及び不純物である。本実施形態において、不純物とは、軸受用鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境等から混入されるものであって、本実施形態に係る軸受用鋼に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 The balance of the chemical composition of the bearing steel according to this embodiment is Fe and impurities. In this embodiment, impurities refer to substances that are mixed in from raw materials such as ore, scrap, or the manufacturing environment when the bearing steel is industrially manufactured, and are acceptable to the extent that they do not adversely affect the bearing steel according to this embodiment.

本実施形態に係る軸受用鋼には、残部のFeに代えて以下の任意元素の1種以上を含有させてもよい。下記任意元素を含有させない場合の含有量は0%である。 The bearing steel according to this embodiment may contain one or more of the following optional elements in place of the remaining Fe. If the optional elements listed below are not included, the content is 0%.

Ca:0.0050%以下
カルシウム(Ca)は、Al介在物を改質して、複合介在物(Al-CaO-SiO)を形成する。CaはAl介在物を改質して複合介在物を生成することにより、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度をより向上させる。この効果を確実に得るためには、Ca含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。一方、Ca含有量が多い場合、鋼中に粗大な介在物が増加して、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度が低下する場合がある。そのため、Ca含有量は0.0050%以下とすることが好ましい。Ca含有量は、0.0040%以下がより好ましい。
Ca: 0.0050% or less Calcium (Ca) modifies Al 2 O 3 inclusions to form composite inclusions (Al 2 O 3 -CaO-SiO 2 ). Ca modifies Al 2 O 3 inclusions to form composite inclusions, thereby further improving the rolling fatigue strength of the steel after quenching and tempering. In order to reliably obtain this effect, it is preferable that the Ca content be 0.0005% or more. On the other hand, if the Ca content is high, the number of coarse inclusions in the steel increases, and the rolling fatigue strength of the steel after quenching and tempering may decrease. Therefore, it is preferable that the Ca content be 0.0050% or less. It is more preferable that the Ca content be 0.0040% or less.

B:0.0040%以下
ボロン(B)は鋼中に固溶して鋼の焼入れ性を高めることで、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度をより向上させる。この効果を確実に得るためには、B含有量は0.0005%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.0010%以上である。一方、B含有量が多い場合、上記効果が飽和するとともに、合金コストが増加する。そのため、B含有量は0.0040%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.0030%以下である。
B: 0.0040% or less Boron (B) dissolves in steel to increase the hardenability of the steel, thereby further improving the rolling fatigue strength of the steel after quenching and tempering. In order to reliably obtain this effect, the B content is preferably 0.0005% or more. More preferably, it is 0.0010% or more. On the other hand, if the B content is high, the above effect saturates and the alloy cost increases. Therefore, the B content is preferably 0.0040% or less. More preferably, it is 0.0030% or less.

Mo:0.80%以下
モリブデン(Mo)は鋼中に固溶して、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度をより向上させる。この効果を確実に得るためには、Mo含有量を0.01%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.07%以上、0.12%以上である。一方、Mo含有量が多い場合、焼きならし後の硬さが高くなり、被削性が低下する場合があるため、Mo含有量は0.80%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.60%以下、0.50%以下である。
Mo: 0.80% or less Molybdenum (Mo) dissolves in steel and further improves the rolling fatigue strength of steel after quenching and tempering. In order to reliably obtain this effect, the Mo content is preferably 0.01% or more. More preferably, it is 0.07% or more, 0.12% or more. On the other hand, if the Mo content is high, the hardness after normalizing may increase and the machinability may decrease, so the Mo content is preferably 0.80% or less. More preferably, it is 0.60% or less, 0.50% or less.

Ti:0.050%以下
チタン(Ti)は、鋼中にTi窒化物又はTi炭化物を形成して、焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑制することで、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度をより向上させる。この効果を確実に得るためには、Ti含有量は0.010%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.015%以上、0.020%以上である。一方、Ti含有量が多い場合、鋼中に粗大なTi窒化物および/またはTi炭化物が生成して、鋼の被削性が低下する場合がある。そのため、Ti含有量は0.050%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.045%以下、0.040%以下である。
Ti: 0.050% or less Titanium (Ti) forms Ti nitrides or Ti carbides in steel, suppressing the coarsening of crystal grains during quenching, thereby further improving the rolling fatigue strength of the steel after quenching and tempering. In order to reliably obtain this effect, the Ti content is preferably 0.010% or more. More preferably, it is 0.015% or more, 0.020% or more. On the other hand, if the Ti content is high, coarse Ti nitrides and/or Ti carbides may be generated in the steel, which may reduce the machinability of the steel. Therefore, the Ti content is preferably 0.050% or less. More preferably, it is 0.045% or less, 0.040% or less.

Nb:0.050%以下
ニオブ(Nb)は鋼中にNb窒化物、Nb炭化物又はNb炭窒化物を形成し、ピニング効果によって結晶粒の粗大化を抑制する。この効果を確実に得るためには、Nb含有量を0.010%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.020%以上、0.025%以上である。一方、Nb含有量が多い場合、鋼中に粗大なNb析出物が形成され、鋼の靱性が低下する場合がある。したがって、Nb含有量は0.050%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.040%以下である。
Nb: 0.050% or less Niobium (Nb) forms Nb nitrides, Nb carbides, or Nb carbonitrides in steel, and suppresses the coarsening of crystal grains by the pinning effect. In order to reliably obtain this effect, the Nb content is preferably 0.010% or more. More preferably, it is 0.020% or more, or 0.025% or more. On the other hand, if the Nb content is high, coarse Nb precipitates may be formed in the steel, and the toughness of the steel may decrease. Therefore, the Nb content is preferably 0.050% or less. More preferably, it is 0.040% or less.

Ni:0.30%以下
ニッケル(Ni)は鋼中に固溶して、焼入れ焼戻し後の鋼の転動疲労強度をより向上させる。この効果を確実に得るためには、Ni含有量は0.001%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.01%以上である。一方、Ni含有量が多い場合、上記効果が飽和するとともに合金コストが増加する。そのため、Ni含有量は0.30%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.25%以下がより好ましい。
Ni: 0.30% or less Nickel (Ni) dissolves in steel and further improves the rolling fatigue strength of steel after quenching and tempering. In order to reliably obtain this effect, the Ni content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.01% or more. On the other hand, if the Ni content is high, the above effect saturates and the alloy cost increases. Therefore, the Ni content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.25% or less.

本実施形態に係る軸受用鋼は、上記化学組成を有し、且つ下記(1)式および下記(2)式を満たす。
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 ・・・ (1)
(Cr/Mn)+V≧5.00 ・・・ (2)
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量%での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は0を代入する。以下に上記(1)式および上記(2)式について説明する。
The bearing steel according to this embodiment has the above chemical composition and satisfies the following formulas (1) and (2).
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 … (1)
(Cr/Mn)+V≧5.00 (2)
In the above formulas, the element symbols indicate the content of the element in mass %, and when the element is not contained, 0 is substituted. The above formulas (1) and (2) will be described below.

1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 ・・・ (1)
上記(1)式の中辺は、焼入れ性の指標(Ceq)を示す。Ceqが1.100未満であると、鋼の焼き入れ性が不十分となり、所望の硬度を得ることができない。そのため、Ceqは1.100以上とする。好ましくは1.200以上、1.300以上である。一方、Ceqが1.700を超えると、鋼の焼入れ性が過度に高くなり、圧延後の軸受用鋼の金属組織の一部に、硬質なベイナイトが生成する。これにより、鋼の冷間加工性が劣化する。そのため、Ceqは1.700以下とする。Ceqは1.600以下、1.500以下が好ましい。
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 … (1)
The middle part of the above formula (1) indicates the index of hardenability (Ceq). If Ceq is less than 1.100, the hardenability of the steel is insufficient, and the desired hardness cannot be obtained. Therefore, Ceq is set to 1.100 or more, and preferably 1.200 or more, 1.300 or more. On the other hand, if Ceq exceeds 1.700, the hardenability of the steel becomes excessively high, and hard bainite is generated in a part of the metal structure of the bearing steel after rolling. This deteriorates the cold workability of the steel. Therefore, Ceq is set to 1.700 or less. Ceq is preferably 1.600 or less, and more preferably 1.500 or less.

(Cr/Mn)+V≧5.00 ・・・ (2)
上記(2)式の左辺は、本実施形態に係る軸受用鋼の耐組織変化特性の指標を示す。上記(2)式の左辺が5.00未満であると、鋼の耐組織変化特性が劣化し、高温環境下で使用された際に白色組織が生じ、破壊が生じ易くなる。そのため、上記(2)式の左辺は5.00以上とする。上記(2)式の左辺は、5.50以上、6.00以上が好ましい。上記(2)式の左辺は、本実施形態に係る軸受用鋼のCr含有量、Mn含有量、V含有量が取り得る値から、10.30以下としてもよい。
(Cr/Mn)+V≧5.00 (2)
The left side of the above formula (2) indicates an index of the microstructural change resistance of the bearing steel according to this embodiment. If the left side of the above formula (2) is less than 5.00, the microstructural change resistance of the steel deteriorates, and white structure is generated when used in a high-temperature environment, making it more likely to break. Therefore, the left side of the above formula (2) is set to 5.00 or more. The left side of the above formula (2) is preferably 5.50 or more, and more preferably 6.00 or more. The left side of the above formula (2) may be set to 10.30 or less, based on the possible values of the Cr content, Mn content, and V content of the bearing steel according to this embodiment.

上述した軸受用鋼の化学組成は、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いて測定すればよい。CおよびSは燃焼-赤外線吸収法を用い、Nは不活性ガス融解-熱伝導度法を用い、Oは不活性ガス融解-非分散型赤外線吸収法を用いて測定すればよい。 The chemical composition of the above-mentioned bearing steel can be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry). C and S can be measured using the combustion-infrared absorption method, N can be measured using the inert gas fusion-thermal conductivity method, and O can be measured using the inert gas fusion-non-dispersive infrared absorption method.

本実施形態に係る鋼は軸受用鋼であり、制御されるべき金属組織は焼入れ後の金属組織であるため、本実施形態に係る軸受用鋼(焼入れ前)の金属組織は特に限定されない。本実施形態に係る鋼の金属組織は、フェライト(初析フェライト)、パーライト及びセメンタイトの合計面積率を90%以上とし、残部組織の面積率を10%以下としてもよい。また、残部組織を0%とし、フェライト及びセメンタイトの合計面積率を100%としてもよく、フェライト、パーライト及びセメンタイトの合計面積率を100%としてもよい。金属組織中の残部組織とは、例えばベイナイトである。ただし、本実施形態に係る軸受用鋼は上述の金属組織を有さなくても、本実施形態に係る軸受用鋼の特性を得ることができる。 The steel according to this embodiment is a bearing steel, and the metal structure to be controlled is the metal structure after quenching, so the metal structure of the bearing steel according to this embodiment (before quenching) is not particularly limited. The metal structure of the steel according to this embodiment may have a total area ratio of ferrite (proeutectoid ferrite), pearlite, and cementite of 90% or more, and an area ratio of the remaining structure of 10% or less. The remaining structure may be 0%, the total area ratio of ferrite and cementite may be 100%, or the total area ratio of ferrite, pearlite, and cementite may be 100%. The remaining structure in the metal structure is, for example, bainite. However, the bearing steel according to this embodiment can obtain the properties of the bearing steel according to this embodiment even if it does not have the above-mentioned metal structure.

本実施形態に係る軸受用鋼は、適用する機械部品等に応じて適宜選択すればよく、棒鋼または線材であっても構わない。 The bearing steel according to this embodiment can be selected appropriately depending on the machine parts to which it is applied, and may be a steel bar or wire rod.

次に、本実施形態に係る軸受用鋼の製造方法の一例について説明する。
本実施形態では、軸受用鋼の一例として、焼入れ焼戻し用の棒鋼又は線材の製造方法について説明する。しかしながら、本実施形態に係る軸受用鋼は、棒鋼又は線材に限定されない。
Next, an example of a method for producing a bearing steel according to this embodiment will be described.
In the present embodiment, a method for manufacturing a steel bar or wire rod for quenching and tempering will be described as an example of bearing steel. However, the bearing steel according to the present embodiment is not limited to a steel bar or wire rod.

製造方法の一例は、溶鋼を精錬し、鋳造して素材(鋳片又はインゴット)を製造する製鋼工程と、素材を熱間加工して軸受用鋼を製造する熱間加工工程とを備える。以下、それぞれの工程について説明する。 One example of the manufacturing method includes a steelmaking process in which molten steel is refined and cast to produce a material (a slab or an ingot), and a hot working process in which the material is hot worked to produce bearing steel. Each process is explained below.

[製鋼工程]
製鋼工程は、精錬工程と鋳造工程とを含む。
[Steelmaking process]
The steelmaking process includes a refining process and a casting process.

精錬工程では初めに、周知の方法で製造された溶銑に対して転炉での精錬(一次精錬)を実施する。転炉から出鋼した溶鋼に対して、二次精錬を実施する。二次精錬において、成分調整の合金元素を添加して、上述した化学組成を満たす溶鋼を製造する。 In the refining process, first, molten iron produced by a well-known method is refined in a converter (primary refining). The molten steel tapped from the converter is then subjected to secondary refining. In the secondary refining, alloying elements are added to adjust the composition, producing molten steel that satisfies the above-mentioned chemical composition.

上記精錬工程により製造された溶鋼を用いて、素材(鋳片又はインゴット)を製造する(鋳造工程)。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片を製造する、又は、溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造する。 The molten steel produced in the above refining process is used to manufacture materials (cast pieces or ingots) (casting process). Specifically, the molten steel is used to manufacture cast pieces by a continuous casting method, or the molten steel is used to manufacture ingots by an ingot casting method.

[熱間加工工程]
製造された素材を熱間加工して、軸受用鋼(棒鋼又は線材)を製造する。熱間加工工程は、粗圧延工程と、仕上げ圧延工程とを含む。粗圧延工程では、素材を熱間加工してビレットを製造する。粗圧延工程では例えば、分塊圧延機を用いる。分塊圧延機により素材に対して分塊圧延を実施して、ビレットを製造する。
[Hot processing process]
The produced material is hot worked to produce bearing steel (steel bar or wire rod). The hot working process includes a rough rolling process and a finish rolling process. In the rough rolling process, the material is hot worked to produce billets. In the rough rolling process, for example, a blooming mill is used. The material is bloomed using the blooming mill to produce billets.

粗圧延工程において分塊圧延を実施する際、加熱炉での加熱温度及び保持時間は次の通りとする。
加熱温度:1150~1300℃
上記加熱温度での保持時間:1.5~40.0時間
ここで、加熱温度は、加熱炉の炉温(℃)である。また、保持時間は、加熱炉の炉温が1150~1300℃での保持時間(時間)である。
When blooming is carried out in the rough rolling process, the heating temperature and holding time in the heating furnace are as follows.
Heating temperature: 1150 to 1300°C
Holding time at the heating temperature: 1.5 to 40.0 hours Here, the heating temperature is the furnace temperature (°C) of the heating furnace. The holding time is the holding time (hours) at a furnace temperature of 1150 to 1300°C.

加熱温度が1150℃未満、又は、1150~1300℃での保持時間が1.5時間未満であれば、素材中のV炭化物及びV複合炭化物が十分に固溶しない。そのため、V窒化物、V炭化物、又はV炭窒化物が粗大化し、焼入れ焼戻し時の結晶粒の粗大化を抑制することができない。一方、加熱温度が1300℃を超えたり、1150~1300℃での保持時間が40.0時間を超えれば、原単位が過剰に高くなり、製造コストが高くなる。 If the heating temperature is less than 1150°C or the holding time at 1150-1300°C is less than 1.5 hours, the V carbides and V composite carbides in the material will not be fully dissolved. As a result, the V nitrides, V carbides, or V carbonitrides will coarsen, and it will not be possible to suppress the coarsening of crystal grains during quenching and tempering. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1300°C or the holding time at 1150-1300°C exceeds 40.0 hours, the unit consumption will be excessively high, resulting in high manufacturing costs.

粗圧延工程の加熱温度が1150~1300℃であり、かつ、1150~1300℃での保持時間が1.5~40.0時間であれば、素材中のV窒化物、V炭化物、又はV炭窒化物が十分に固溶する。 If the heating temperature in the rough rolling process is 1150 to 1300°C and the holding time at 1150 to 1300°C is 1.5 to 40.0 hours, the V nitrides, V carbides, or V carbonitrides in the material will be sufficiently dissolved.

仕上げ圧延工程では、始めに加熱炉を用いてビレットを加熱する。加熱後のビレットに対して、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、軸受部品用鋼材である棒鋼又は線材を製造する。仕上げ圧延工程における加熱炉での加熱温度及び保持時間は次の通りとする。
加熱温度:1100~1300℃
上記加熱温度での保持時間:0.5~5.0時間
ここで、加熱温度は、加熱炉の炉温(℃)である。また、保持時間は、加熱炉の炉温が1100~1300℃での保持時間(時間)である。
In the finish rolling process, the billet is first heated in a heating furnace. The heated billet is then hot-rolled in a continuous rolling mill to produce a steel bar or wire rod for bearing parts. The heating temperature and holding time in the heating furnace in the finish rolling process are as follows:
Heating temperature: 1100 to 1300°C
Holding time at the heating temperature: 0.5 to 5.0 hours Here, the heating temperature is the furnace temperature (°C) of the heating furnace. The holding time is the holding time (hours) at a furnace temperature of 1100 to 1300°C.

仕上げ圧延工程では、なるべく、仕上げ圧延工程中にV炭化物等及びV複合炭化物等が析出するのを抑制する。仕上げ圧延工程の加熱炉での加熱温度が1100℃未満であったり、1100~1300℃での保持時間が0.5時間未満であれば、仕上げ圧延時において圧延機に掛かる負荷が過剰に大きくなる。一方、加熱温度が1300℃を超えたり、1100~1300℃での保持時間が5.0時間を超えれば、原単位が過剰に高くなり、製造コストが高くなる。 In the finish rolling process, precipitation of V carbides and V composite carbides during the process is suppressed as much as possible. If the heating temperature in the heating furnace in the finish rolling process is less than 1100°C or the holding time at 1100-1300°C is less than 0.5 hours, the load on the rolling mill during finish rolling will be excessively large. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1300°C or the holding time at 1100-1300°C exceeds 5.0 hours, the unit consumption will be excessively high, resulting in high production costs.

仕上げ圧延工程での加熱温度が1100~1300℃であり、かつ、1100~1300℃での保持時間が0.5~5.0時間であれば、素材中のV炭化物等及びV複合炭化物等が十分に固溶する。 If the heating temperature in the finish rolling process is 1100 to 1300°C and the holding time at 1100 to 1300°C is 0.5 to 5.0 hours, the V carbides and V composite carbides in the material will be sufficiently dissolved.

仕上げ圧延後の軸受用鋼は、室温になるまで冷却する。このとき、軸受用鋼の表面温度が800~500℃になるまでの平均冷却速度を1.0℃/秒以下として、フェライト、パーライト及びセメンタイトを主体(面積分率の合計で90%以上)とする金属組織とすることが好ましい。 After finish rolling, the bearing steel is cooled to room temperature. At this time, it is preferable to set the average cooling rate to 1.0°C/sec or less until the surface temperature of the bearing steel reaches 800-500°C, resulting in a metal structure mainly composed of ferrite, pearlite, and cementite (total area fraction of 90% or more).

製造された軸受用鋼に対して、必要に応じて焼準処理(ノルマ処理)や球状化焼鈍処理を実施してもよい。以上説明した一例の製造方法により、本実施形態に係る軸受用鋼を製造することができる。 The manufactured bearing steel may be subjected to normalizing treatment (normalizing treatment) or spheroidizing annealing treatment as necessary. The bearing steel according to this embodiment can be manufactured by the manufacturing method described above as an example.

本実施形態に係る軸受用鋼は、軸受、歯車、シャフト、プーリー等の自動車部品に好適に使用される。これらの自動車部品として使用される軸受部品は一般的に、以下の方法により製造される。 The bearing steel according to this embodiment is suitable for use in automobile parts such as bearings, gears, shafts, and pulleys. Bearing parts used as these automobile parts are generally manufactured by the following method.

まず、軸受用鋼に対して熱間鍛造あるいは冷間鍛造を実施して、中間品を製造する。中間品に対して、必要に応じて、応力除去焼きなまし処理を実施する。熱間鍛造後あるいは冷間鍛造後又は応力除去焼きなまし処理後の中間品に対して切削加工や穿孔加工を実施して、部品形状に加工することで、粗製品を得る。その後、粗製品に対して、焼入れを実施する。焼入れ処理の加熱温度は800~900℃である。続いて油焼入れ処理を実施する。なお、本実施形態では、必要に応じて更に低温焼戻し処理(例えば130℃~200℃で30~120分程度の加熱処理)を施してもよい。焼入れ後又は焼入れ焼戻し処理後、更に研削加工を実施することで、軸受部品を製造することができる。
本実施形態に係る軸受用鋼を用いて製造された軸受部品は、軸受、歯車、シャフト、プーリー等の自動車部品として好適に使用することができる。
First, the steel for bearing is hot forged or cold forged to manufacture an intermediate product. If necessary, the intermediate product is subjected to stress relief annealing. After hot forging or cold forging or stress relief annealing, the intermediate product is subjected to cutting or drilling to be processed into a part shape to obtain a crude product. Then, the crude product is quenched. The heating temperature of the quenching process is 800 to 900°C. Then, an oil quenching process is performed. In this embodiment, a low-temperature tempering process (for example, a heating process at 130°C to 200°C for about 30 to 120 minutes) may be further performed as necessary. After quenching or quenching and tempering, a grinding process is further performed to manufacture a bearing part.
Bearing parts manufactured using the bearing steel according to this embodiment can be suitably used as automobile parts such as bearings, gears, shafts, and pulleys.

次に、実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明はこの一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 Next, the effect of one aspect of the present invention will be explained in more detail using an example. However, the conditions in the example are an example of conditions adopted to confirm the feasibility and effect of the present invention, and the present invention is not limited to this example of conditions. Various conditions can be adopted in the present invention as long as they do not deviate from the gist of the present invention and achieve the object of the present invention.

以下の方法により、軸受用棒鋼を製造した。
まず、周知の方法で製造された溶銑に対して転炉で一次精錬を実施した。転炉から出鋼した溶鋼に対して、二次精錬を実施した。二次精錬において、成分調整の合金元素を添加して、化学組成を調整した。二次精錬後の溶鋼を用いて、連続鋳造法により、400mm×300mmの横断面を有する鋳片を製造した。この鋳片を1250℃に加熱し、1.5~40.0時間保持した後、分塊圧延にて162mm×162mmの横断面を有する鋼片を製造した。製造された鋼片を常温(25℃)まで空冷した後、再び加熱温度:1100~1300℃、当該加熱温度での保持時間:0.5~5.0時間の条件で加熱した。加熱された鋼片に対して連続圧延機を用いて熱間圧延(仕上げ圧延)を行い、その後常温(25℃)まで冷却することで、直径70mmの軸受用棒鋼を得た。なお、仕上げ圧延後、常温までの冷却において、軸受用棒鋼の表面温度が800~500℃になるまでの平均冷却速度は1.0℃/秒以下とした。この軸受用棒鋼を更に球状化焼鈍を実施した。840℃で6時間保持した後、690℃まで-10℃/hの平均冷却速度で冷却し、その後、放冷した。
The steel bars for bearings were manufactured by the following method.
First, primary refining was performed in a converter on molten iron produced by a known method. Secondary refining was performed on the molten steel tapped from the converter. In the secondary refining, alloy elements for component adjustment were added to adjust the chemical composition. Using the molten steel after secondary refining, a cast piece having a cross section of 400 mm x 300 mm was produced by a continuous casting method. This cast piece was heated to 1250 ° C. and held for 1.5 to 40.0 hours, and then a steel piece having a cross section of 162 mm x 162 mm was produced by blooming. The produced steel piece was air-cooled to room temperature (25 ° C.), and then heated again under the conditions of a heating temperature of 1100 to 1300 ° C. and a holding time at the heating temperature of 0.5 to 5.0 hours. The heated steel piece was hot-rolled (finish rolling) using a continuous rolling mill, and then cooled to room temperature (25 ° C.) to obtain a bearing bar having a diameter of 70 mm. After the finish rolling, the average cooling rate for cooling to room temperature was 1.0°C/sec or less until the surface temperature of the bearing steel bar reached 800 to 500°C. The bearing steel bar was then subjected to spheroidizing annealing. After being held at 840°C for 6 hours, it was cooled to 690°C at an average cooling rate of -10°C/h and then allowed to cool.

得られた軸受用棒鋼の化学組成を表1に示す。なお、軸受用棒鋼の化学組成は、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いて測定した。CおよびSは燃焼-赤外線吸収法を用い、Nは不活性ガス融解-熱伝導度法を用い、Oは不活性ガス融解-非分散型赤外線吸収法を用いて測定した。
なお、表1のCeqは、下記(1)式の中辺である。
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 ・・・ (1)
The chemical composition of the resulting bearing steel bar is shown in Table 1. The chemical composition of the bearing steel bar was measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry). C and S were measured using the combustion-infrared absorption method, N was measured using the inert gas fusion-thermal conductivity method, and O was measured using the inert gas fusion-non-dispersive infrared absorption method.
In addition, Ceq in Table 1 is the middle part of the following equation (1).
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 … (1)

Figure 0007469596000001
Figure 0007469596000001

[ロックウェル硬さ試験]
得られた軸受用棒鋼を用いて、機械部品(軸受部品)を模擬した試験片を以下の方法で作製した。なお、試験片の化学組成は、軸受用棒鋼の化学組成と同一である。
まず、得られた軸受用棒鋼を、1200℃で30分加熱した後、仕上げ温度を950℃以上として熱間鍛造し、直径70mmの丸棒を製造した。直径60mmの丸棒を機械加工して、直径70mm、厚さ5.5mmの中間品を複数個作製した。なお、中間品の厚さ方向を丸棒の長手方向とした。
[Rockwell hardness test]
Using the obtained bearing steel bar, a test specimen simulating a machine part (bearing part) was prepared by the following method. The chemical composition of the test specimen was the same as that of the bearing steel bar.
First, the obtained bearing steel bar was heated at 1200°C for 30 minutes, and then hot forged at a finishing temperature of 950°C or higher to produce a round bar with a diameter of 70 mm. The round bar with a diameter of 60 mm was machined to produce a plurality of intermediate products with a diameter of 70 mm and a thickness of 5.5 mm. The thickness direction of the intermediate products was the longitudinal direction of the round bar.

作製された中間品に対して、焼入れ焼戻しを実施した。具体的には850℃で30分加熱し、その後60℃の油で焼入れを実施した。その後、通常の熱処理炉を用いて160℃で1時間の焼戻しを行った。焼戻し処理後の中間品に対して研削加工及びラッピング加工を実施して、図1に示す直径58mm、厚さ5.0mmの森式スラスト型転動疲労試験片を作製した。以上の方法により、軸受部品を模擬した、森式スラスト型転動疲労試験片を作製した。 The intermediate product thus produced was quenched and tempered. Specifically, it was heated at 850°C for 30 minutes, and then quenched in oil at 60°C. It was then tempered for 1 hour at 160°C using a normal heat treatment furnace. Grinding and lapping were performed on the intermediate product after the tempering process to produce a Mori-type thrust-type rolling fatigue test piece with a diameter of 58 mm and a thickness of 5.0 mm, as shown in Figure 1. Using the above method, a Mori-type thrust-type rolling fatigue test piece simulating a bearing part was produced.

得られた森式スラスト型転動疲労試験片の円筒上面のロックウェル硬さを測定した。具体的には、森式スラスト型転動疲労試験片の上面の任意の3点に対して、JIS Z 2245:2016に準拠したロックウェル硬さHRC試験を実施した。このときの試験力は1471Nとした。得られたロックウェル硬さの3点の平均値を、表面のロックウェル硬さ(HRC1)と定義した。表面のロックウェル硬さが58HRC1超、65HRC1以下の場合を硬度に優れるとして合格と判定し、表面のロックウェル硬さが58HRC1以下あるいは65HRC1超の場合を硬度に劣るとして不合格と判定した。測定結果を表2に示す。 The Rockwell hardness of the cylinder top surface of the Mori-type thrust rolling fatigue test piece was measured. Specifically, a Rockwell hardness HRC test was performed on three arbitrary points on the top surface of the Mori-type thrust rolling fatigue test piece in accordance with JIS Z 2245:2016. The test force was 1471 N. The average value of the obtained Rockwell hardness at the three points was defined as the surface Rockwell hardness (HRC1). If the surface Rockwell hardness was more than 58HRC1 and less than 65HRC1, it was judged as having excellent hardness and passed, and if the surface Rockwell hardness was less than 58HRC1 or more than 65HRC1, it was judged as having poor hardness and failed. The measurement results are shown in Table 2.

[切削試験]
鋼の被削性は、ドリル加工による切削試験により評価した。具体的には、まずSUJ2の鋼において、合計1000mmの穴開けが可能な最大切削速度を求め、各鋼番号の鋼を用いてこの最大切削速度で加工穴深さが1000mmとなるまで加工できるか否かにより評価した。より具体的には、JIS G 4805:2008に規定された直径35mmのSUJ2の鋼を温度820℃、時間10時間加熱した後に温度690℃まで1.0℃/min以下で徐冷後、大気中で放冷を行った。この丸棒を長さ130mmに切断したものを素材とし、直径10mm、長さ300mmのTiCコーティングの超硬ドリルを用い、水溶性切削油で潤滑しながら送り速度0.2mm/revにて深さ100mmまで穿孔を行い、加工穴深さ1000mmの穿孔が可能な最大切削速度VL1000(m/min)を求めた。
[Cutting test]
The machinability of the steel was evaluated by a cutting test using drilling. Specifically, the maximum cutting speed capable of drilling a total of 1000 mm in SUJ2 steel was first obtained, and the steels of each steel number were used to evaluate whether or not the steels could be machined to a hole depth of 1000 mm at this maximum cutting speed. More specifically, SUJ2 steel with a diameter of 35 mm specified in JIS G 4805:2008 was heated at a temperature of 820°C for 10 hours, then slowly cooled to a temperature of 690°C at a rate of 1.0°C/min or less, and then allowed to cool in the air. This round bar was cut into a length of 130 mm and used as a material. A TiC-coated carbide drill with a diameter of 10 mm and a length of 300 mm was used to drill a hole to a depth of 100 mm at a feed rate of 0.2 mm/rev while lubricating with water-soluble cutting oil, and the maximum cutting speed VL 1000 (m/min) capable of drilling a hole to a depth of 1000 mm was obtained.

最大切削速度VL1000は、通常、工具寿命の評価指標として用いられており、最大切削速度VL1000が大きいほど工具寿命が良好であると判断できる。各鋼番号の鋼を上述のSUJ2と同じ焼ならしを行い、SUJ2にて求めた最大切削速度VL1000でドリル加工を実施し、加工穴深さが1000mmとなるまで加工できた場合を被削性に優れるとして合格と判定し、表2に「Good」と記載し、加工穴深さが1000mmとなるまで加工できなかった場合を被削性に劣るとして不合格と判定し、表2に「Bad」と記載した。なお、加工穴深さが1000mmとなるまで加工できなかった比較例については、後述する評価試験(転動疲労評価試験、耐摩耗性評価試験および耐組織変化特性評価試験)を行わなかった。 The maximum cutting speed VL 1000 is usually used as an evaluation index of tool life, and it can be judged that the larger the maximum cutting speed VL 1000 , the better the tool life. Each steel number was normalized in the same manner as SUJ2 described above, and drilling was performed at the maximum cutting speed VL 1000 obtained with SUJ2. If the drilled hole depth was 1000 mm, it was judged to have excellent machinability and pass, and is recorded as "Good" in Table 2, and if the drilled hole depth was not able to be machined to 1000 mm, it was judged to have poor machinability and fail, and is recorded as "Bad" in Table 2. For the comparative examples that could not be machined to a drilled hole depth of 1000 mm, the evaluation tests (rolling fatigue evaluation test, wear resistance evaluation test, and microstructural change resistance evaluation test) described later were not performed.

[転動疲労評価試験]
ロックウェル硬さ試験のときと同様の方法により、森式スラスト型転動疲労試験片を作製した。得られた森式スラスト型転動疲労試験片および森式スラスト型転動疲労試験機を用いて、転動疲労評価試験を行った。森式スラスト型転動疲労試験は次の方法で実施した。図2は、森式スラスト型転動疲労試験を説明する図である。森式スラスト型転動疲労試験片1と上レース2としての呼び番号#51305のスラスト軸受レースと、直径9.525mmの鋼球3とを組み合わせて、森式スラスト型転動疲労試験を実施した。なお、鋼球3は、JIS G 4805:2008に規定されたSUJ2の規格を満たす鋼からなり、一般的な製造工程、つまり、球状化焼なまし、試験片加工、油焼入れ、低温焼戻し及び研磨、の製造工程によって作製した。焼入れは840℃30分の条件で行い、焼入れは60℃の油焼入れとした。焼戻しは通常の熱処理炉を用いて160℃で1時間とした。焼戻し処理後の鋼球を研削加工及びラッピング加工を実施して直径9.525mmの鋼球3を製造した。
[Rolling fatigue evaluation test]
Mori-type thrust rolling fatigue test pieces were prepared in the same manner as in the Rockwell hardness test. The obtained Mori-type thrust rolling fatigue test pieces and a Mori-type thrust rolling fatigue tester were used to carry out a rolling fatigue evaluation test. The Mori-type thrust rolling fatigue test was carried out in the following manner. FIG. 2 is a diagram for explaining the Mori-type thrust rolling fatigue test. The Mori-type thrust rolling fatigue test pieces 1, a thrust bearing race with a designation #51305 as an upper race 2, and a steel ball 3 with a diameter of 9.525 mm were combined to carry out the Mori-type thrust rolling fatigue test. The steel ball 3 was made of steel that satisfied the SUJ2 standard specified in JIS G 4805:2008, and was prepared by a general manufacturing process, that is, the manufacturing process of spheroidizing annealing, test piece processing, oil quenching, low-temperature tempering, and polishing. Quenching was carried out under the condition of 840°C for 30 minutes, and quenching was oil quenching at 60°C. The tempering was carried out in a normal heat treatment furnace at 160° C. for 1 hour. The tempered steel ball was subjected to grinding and lapping to manufacture a steel ball 3 having a diameter of 9.525 mm.

森式スラスト型転動疲労試験では、試験荷重を400kgf、最大面圧を5.23GPa、回転数を1200rpm、潤滑油をクリセフH8に浸漬した状態で、耐久回数を200×10とした試験を10回繰返した。試験結果をワイブル確率紙上にプロットし、50%破損確率を示すL50寿命を「転動疲労寿命」とみなした。また、JIS G 4805:2008に規定されたSUJ2鋼を用いて同様の試験を行い、SUJ2鋼の「転動疲労寿命」を求め、これを「従来鋼の転動疲労寿命」とみなした。
得られた「転動疲労寿命」と「従来鋼の転動疲労寿命」とから、転動疲労強度(=「転動疲労寿命」/「従来鋼の転動疲労寿命」×100)を算出した。転動疲労強度が120%以上の場合を、転動疲労強度に優れるとして合格と判定した。転動疲労強度が120%未満の場合を、転動疲労強度に劣るとして不合格と判定した。
In the Mori-type thrust rolling fatigue test, the test load was 400 kgf, the maximum surface pressure was 5.23 GPa, the rotation speed was 1200 rpm, and the lubricant was immersed in Crisef H8, and the test was repeated 10 times with a durability of 200 x 106. The test results were plotted on a Weibull probability paper, and the L50 life, which indicates a 50% probability of failure, was regarded as the "rolling fatigue life". In addition, a similar test was performed using SUJ2 steel specified in JIS G 4805:2008 to determine the "rolling fatigue life" of SUJ2 steel, which was regarded as the "rolling fatigue life of conventional steel".
From the obtained "rolling fatigue life" and the "rolling fatigue life of conventional steel", the rolling fatigue strength (= "rolling fatigue life" / "rolling fatigue life of conventional steel" x 100) was calculated. When the rolling fatigue strength was 120% or more, it was judged as excellent rolling fatigue strength and passed. When the rolling fatigue strength was less than 120%, it was judged as poor rolling fatigue strength and failed.

[靭性評価]
まず、軸受用棒鋼を、1200℃で30分加熱した後、仕上げ温度を950℃以上として熱間鍛造し、直径60mmの丸棒を製造した。直径60mmの丸棒を機械加工して、直径40mmの中間品を複数個作製した。
得られた中間品に対して、焼入れ焼戻し処理を実施した。具体的には850℃で30分加熱し、その後60℃の油で焼入れを実施した。その後、通常の熱処理炉を用いて160℃で1時間の焼戻しを実施した。上記処理を施した中間品から、Uノッチを有するシャルピー試験片を作製した。シャルピー試験片は、試験片長手方向が丸棒の長手方向と平行になるように作製した。
[Toughness evaluation]
First, the steel bar for bearings was heated at 1200° C. for 30 minutes, and then hot forged at a finishing temperature of 950° C. or higher to produce a round bar with a diameter of 60 mm. The 60 mm round bar was machined to produce a plurality of intermediate products with a diameter of 40 mm.
The intermediate product thus obtained was subjected to quenching and tempering treatment. Specifically, the intermediate product was heated at 850°C for 30 minutes, and then quenched in oil at 60°C. Then, tempering was performed at 160°C for 1 hour using a normal heat treatment furnace. Charpy test pieces having a U-notch were prepared from the intermediate product thus treated. The Charpy test pieces were prepared so that the longitudinal direction of the test piece was parallel to the longitudinal direction of the round bar.

上記シャルピー試験片を用いて、JIS Z 2242:2018に準拠して、室温にてシャルピー衝撃試験を行った。シャルピー衝撃試験により得られた吸収エネルギーを、切欠き部の原断面積(シャルピー衝撃試験前のシャルピー衝撃片の切欠き部の断面積)で除することで、衝撃値vE20(J/cm)を算出した。衝撃値vE20(J/cm)が30J/cm以上の場合を、靭性に優れるとして合格と判定し、30J/cm未満の場合を、靭性に劣るとして不合格と判定した。 Using the above Charpy test specimen, a Charpy impact test was performed at room temperature in accordance with JIS Z 2242:2018. The absorbed energy obtained by the Charpy impact test was divided by the original cross-sectional area of the notch (the cross-sectional area of the notch of the Charpy impact specimen before the Charpy impact test) to calculate the impact value vE20 (J/ cm2 ). When the impact value vE20 (J/ cm2 ) was 30 J/ cm2 or more, it was judged to be excellent in toughness and passed, and when it was less than 30 J/ cm2 , it was judged to be poor in toughness and failed.

[耐摩耗性評価試験]
耐摩耗性は、転動疲労評価試験と同様の方法により森式スラスト型転動疲労試験片を作製し、この森式スラスト型転動疲労試験片を用いて森式スラスト型転動疲労試験を行うことにより評価した。試験片形状は図1の通りである。試験条件は、潤滑環境下で最大接触面圧5.23GPa、回転数1200rpm、繰り返し数1×10回で試験を実施した。その他の条件は、転動疲労評価試験と同様の条件とした。森式スラスト型転動疲労試験を行った後、試験片の接触部の粗さを測定した。試験後の試験片の接触部の粗さは、円周方向に対して90°ピッチにて4カ所で測定した。粗さプロファイルから摩耗深さを求め、測定4カ所の摩耗深さの平均値(以降、平均摩耗深さ)を耐摩耗性の評価指標とした。平均摩耗深さが5μm以下の場合を耐摩耗性に優れるとして合格と判定し、表2に「Good」と記載し、平均摩耗深さ5μm超の場合を耐摩耗性に劣るとして不合格と判定し、表2に「Bad」と記載した。
[Wear resistance evaluation test]
The wear resistance was evaluated by preparing a Mori-type thrust rolling fatigue test piece in the same manner as in the rolling fatigue evaluation test, and performing a Mori-type thrust rolling fatigue test using this Mori-type thrust rolling fatigue test piece. The shape of the test piece is as shown in FIG. 1. The test conditions were a maximum contact pressure of 5.23 GPa, a rotation speed of 1200 rpm, and a repetition rate of 1×10 6 times in a lubricated environment. The other conditions were the same as those in the rolling fatigue evaluation test. After performing the Mori-type thrust rolling fatigue test, the roughness of the contact portion of the test piece was measured. The roughness of the contact portion of the test piece after the test was measured at four points at a 90° pitch in the circumferential direction. The wear depth was obtained from the roughness profile, and the average value of the wear depths at the four measured points (hereinafter, the average wear depth) was used as an evaluation index for wear resistance. When the average wear depth was 5 μm or less, the specimen was judged to have excellent wear resistance and passed the test, and this is recorded as “Good” in Table 2. When the average wear depth was more than 5 μm, the specimen was judged to have poor wear resistance and passed the test, and this is recorded as “Bad” in Table 2.

[耐組織変化特性評価試験]
耐組織変化特性評価試験は、転動疲労評価試験と同様の方法により、森式スラスト型転動疲労試験片を作製し、下記の条件で陰極電解チャージ法により水素を導入した後、森式スラスト型転動疲労試験を実施することにより評価した。鋼中への水素導入は陰極電解法を用いて実施した。具体的には森式スラスト型転動疲労試験片を濃度3g/lのNHSCNを添加した3%NaCl水溶液中で電流密度0.2mA/cm、48時間の陰極電解チャージを実施した後、鋼中の水素濃度が均一になるように室温で24時間放置した。その後、鋼中からの水素放出を防止するため、森式スラスト型転動疲労試験開始まで液体窒素中で保管した。
[Evaluation test of resistance to structural change]
The microstructural change resistance evaluation test was performed by preparing Mori-type thrust rolling fatigue test pieces in the same manner as in the rolling fatigue evaluation test, introducing hydrogen by cathodic electrolytic charging under the following conditions, and then performing the Mori-type thrust rolling fatigue test. Hydrogen was introduced into the steel using cathodic electrolytic charging. Specifically, the Mori-type thrust rolling fatigue test pieces were subjected to cathodic electrolytic charging for 48 hours in a 3% NaCl aqueous solution containing 3 g/l of NH 4 SCN at a current density of 0.2 mA/cm 2 , and then left at room temperature for 24 hours so that the hydrogen concentration in the steel became uniform. Thereafter, in order to prevent hydrogen release from the steel, the pieces were stored in liquid nitrogen until the start of the Mori-type thrust rolling fatigue test.

水素導入後、液体窒素中で保存した森式スラスト型転動疲労試験片を流水で室温に戻した後、直ちに下記の条件で森式スラスト型転動疲労試験を実施した後、森式スラスト型転動疲労試験片の接触部表層断面の組織を、光学顕微鏡にて観察し、組織変化を評価した。なお、森式スラスト型転動疲労試験は、試験数を5個とし、繰り返し数を1×10回とした点以外の条件は、転動疲労評価試験のときと同様の条件とした。繰り返し数が1×10回に到達せずに破壊した試験片については、途中で試験を中止して、後述の方法により白色組織の有無を観察した。 After hydrogen introduction, the Mori-type thrust rolling fatigue test pieces stored in liquid nitrogen were returned to room temperature with running water, and immediately subjected to a Mori-type thrust rolling fatigue test under the following conditions. The structure of the cross section of the contact surface layer of the Mori-type thrust rolling fatigue test pieces was then observed with an optical microscope to evaluate the changes in structure. The Mori-type thrust rolling fatigue test was conducted under the same conditions as the rolling fatigue evaluation test, except that the number of tests was 5 and the number of repetitions was 1 x 106. For test pieces that broke before the number of repetitions reached 1 x 106 , the test was stopped midway and the presence or absence of white structure was observed by the method described below.

白色組織発生の有無は、森式スラスト型転動疲労試験片の接触部中央部を試験片厚さ方向に切断した断面上で判定した。観察断面を研磨した後、3%硝酸アルコール(ナイタル腐食液)にてエッチングした。エッチングされた観察面上の摺動面から深さ0~500μm位置において周方向全周を500倍の光学顕微鏡にて観察した。観察面内において最大長さが5μmを超える白色組織が観察されなかった場合、耐組織変化特性に優れるとして合格と判定し、表2に「無」と記載し、最大長さが5μmを超える白色組織が観察された場合、耐組織変化特性に劣るとして不合格と判定し、表2に「有」と記載した。なお、繰り返し数が1×10回に到達せずに破壊した全ての試験片は、最大長さが5μmを超える白色組織が観察された。 The presence or absence of white structure generation was judged on a cross section obtained by cutting the center of the contact part of the Mori-type thrust rolling fatigue test piece in the thickness direction of the test piece. After polishing the observed cross section, it was etched with 3% nitric acid alcohol (nital etchant). The entire circumference in the circumferential direction was observed at a depth of 0 to 500 μm from the sliding surface on the etched observation surface with an optical microscope at 500 times magnification. When no white structure with a maximum length exceeding 5 μm was observed in the observation surface, it was judged to have excellent resistance to microstructural change and passed, and was recorded as "absent" in Table 2. When a white structure with a maximum length exceeding 5 μm was observed, it was judged to have poor resistance to microstructural change and passed, and was recorded as "present" in Table 2. In addition, all test pieces that were destroyed before reaching 1 × 10 6 repetitions had white structure with a maximum length exceeding 5 μm observed.

Figure 0007469596000002
Figure 0007469596000002

鋼1~9を使用した試験番号1~9は、化学組成が本発明の範囲内であるため、被削性、表面のロックウェル硬さ、靭性、転動疲労特性、耐摩耗性および耐組織変化特性のいずれも合格基準を満足している。一方、鋼10~24を使用した試験番号10~24は、いずれか1つ以上の特性が合格基準を満足しないものとなった。 Test numbers 1 to 9, which used steels 1 to 9, have chemical compositions within the range of the present invention, and therefore meet the pass criteria for machinability, surface Rockwell hardness, toughness, rolling fatigue properties, wear resistance, and microstructural change resistance. On the other hand, test numbers 10 to 24, which used steels 10 to 24, did not meet the pass criteria for one or more properties.

鋼10を使用した試験番号10はC含有量が低かったため、表面のロックウェル硬さ、転動疲労強度および耐摩耗性が劣った例である。
鋼11を使用した試験番号11はCeqが高かったため、被削性が劣った例である。
鋼12を使用した試験番号12はMn含有量が高く、V含有量が低く、式(2)の左辺が低かったため、転動疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
Test No. 10 using Steel 10 was an example in which the surface Rockwell hardness, rolling fatigue strength and wear resistance were poor due to the low C content.
Test No. 11 using Steel 11 is an example in which Ceq was high and machinability was poor.
Test No. 12 using Steel 12 had a high Mn content, a low V content, and a low value on the left side of formula (2), and therefore was an example in which the rolling fatigue strength and resistance to microstructural change were poor.

鋼13を使用した試験番号13は式(2)の左辺が低かったため、転動疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
鋼14を使用した試験番号14はC含有量が高かったため、表面のロックウェル硬さ、転動疲労強度および耐摩耗性が劣った例である。
Test No. 13 using Steel 13 was an example in which the left side of formula (2) was low and therefore the rolling fatigue strength and resistance to microstructural change were poor.
Test No. 14 using Steel 14 was an example in which the surface Rockwell hardness, rolling fatigue strength and wear resistance were poor due to the high C content.

鋼15を使用した試験番号15はSi含有量が低かったため、表面のロックウェル硬さおよび転動疲労強度が劣った例である。
鋼16を使用した試験番号16はSi含有量が高かったため、被削性が劣った例である。
Test No. 15 using Steel 15 was an example in which the surface Rockwell hardness and rolling fatigue strength were poor due to the low Si content.
Test No. 16 using Steel 16 was an example of poor machinability due to the high Si content.

鋼17を使用した試験番号17はMn含有量が低かったため、表面のロックウェル硬さ、転動疲労強度および耐摩耗性が劣った例である。
鋼18を使用した試験番号18はMn含有量が高かったため、転動疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
Test No. 17 using Steel 17 was an example in which the surface Rockwell hardness, rolling fatigue strength and wear resistance were poor due to the low Mn content.
Test No. 18 using Steel 18 was an example in which the rolling fatigue strength and resistance to microstructural change were poor due to the high Mn content.

鋼19を使用した試験番号19はCr含有量が低かったため、転動疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
鋼20を使用した試験番号20はCr含有量が高かったため、被削性が劣った例である。
Test No. 19 using Steel 19 was an example in which the rolling fatigue strength and resistance to microstructural change were poor due to the low Cr content.
Test No. 20 using Steel 20 was an example of poor machinability due to the high Cr content.

鋼21を使用した試験番号21はV含有量が高かったため、靭性が劣った例である。
鋼22を使用した試験番号22はCeqが低かったため、表面のロックウェル硬さ、転動疲労強度および耐摩耗性が劣った例である。
Test No. 21 using Steel 21 is an example in which the V content was high and therefore the toughness was poor.
Test No. 22 using Steel 22 was an example in which the Ceq was low and the surface Rockwell hardness, rolling fatigue strength and wear resistance were poor.

鋼23を使用した試験番号23はVを含まなかったため、転動疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
鋼24を使用した試験番号24はCr含有量が低く、またVを含まず、式(2)の左辺が低かったため、転動疲労強度、耐摩耗性および耐組織変化特性が劣った例である。
Test No. 23 using Steel 23 did not contain V, and was therefore an example in which the rolling fatigue strength and resistance to microstructural change were poor.
Test No. 24 using Steel 24 had a low Cr content and did not contain V, and therefore the left side of formula (2) was low, and therefore this is an example in which the rolling fatigue strength, wear resistance, and resistance to microstructural change properties were poor.

本発明によれば、焼ならし後の被削性に優れ、且つ焼入れ焼戻し後において、優れた硬度、靭性、転動疲労強度、耐摩耗性および耐組織変化特性を有する軸受用鋼を提供することができる。 The present invention provides bearing steel that has excellent machinability after normalizing, and has excellent hardness, toughness, rolling fatigue strength, wear resistance, and resistance to microstructural change after quenching and tempering.

1 森式スラスト型転動疲労試験片
2 上レース
3 鋼球
1 Mori-type thrust type rolling fatigue test piece 2 Upper race 3 Steel ball

Claims (2)

化学組成が、質量%で、
C :0.70~1.20%、
Si:0.20~0.80%、
Mn:0.20%以上、0.40%未満、
Cr:1.60~1.95%、
V :0.21~0.30%、
Al:0.005~0.060%、
N :0.0020~0.0080%、
P :0.020%以下、
S :0.020%以下、および
O :0.0015%以下
を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、且つ下記(1)式および下記(2)式を満足することを特徴とする軸受用鋼。
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 ・・・ (1)
(Cr/Mn)+V≧5.00 ・・・ (2)
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量%での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は0を代入する。
The chemical composition, in mass%, is
C: 0.70 to 1.20%,
Si: 0.20 to 0.80%,
Mn: 0.20% or more and less than 0.40%;
Cr: 1.60 to 1.95%,
V: 0.21 to 0.30%,
Al: 0.005 to 0.060%,
N: 0.0020 to 0.0080%,
P: 0.020% or less,
A bearing steel comprising S: 0.020% or less, O: 0.0015% or less, the balance being Fe and impurities, and satisfying the following formulas (1) and (2):
1.100≦C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Mo/2.5≦1.700 … (1)
(Cr/Mn)+V≧5.00 (2)
In the above formula, the symbol for an element indicates the content of the element in mass %, and 0 is substituted when the element is not contained.
前記化学組成が、質量%で、
Ca:0.0050%以下、
B :0.0040%以下、
Mo:0.80%以下、
Ti:0.050%以下、
Nb:0.050%以下、および
Ni:0.30%以下
からなる群から選択される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に記載の軸受用鋼。
The chemical composition, in mass%,
Ca: 0.0050% or less,
B: 0.0040% or less,
Mo: 0.80% or less,
Ti: 0.050% or less,
2. The bearing steel according to claim 1, further comprising one or more elements selected from the group consisting of Nb: 0.050% or less and Ni: 0.30% or less.
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