專利名稱：滾動接觸疲勞壽命特性優(yōu)異的軸承鋼、軸承用鑄錠件以及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合作為汽車、風(fēng)力發(fā)電(wind power)、輸送機(jī)械、電氣機(jī)械以及精密機(jī)械以及其他一般工業(yè)機(jī)械等中使用的軸承的素材的、具有優(yōu)異的滾動接觸疲勞壽命(rolling contact fatigue life)特性的軸承鋼(bearing steel)及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為這種軸承鋼大多利用高碳鉻鋼(high carbon chromium steel:JIS G4805規(guī)格SUJ2)。通常，對于軸承鋼而言，滾動接觸疲勞壽命特性優(yōu)異是重要的性質(zhì)之一，而該滾動接觸疲勞壽命因鋼中的非金屬夾雜物或共晶碳化物(eutectic carbide)而下降。在最近的研究中認(rèn)為鋼中的非金屬夾雜物最影響滾動接觸疲勞壽命的下降，進(jìn)而一直在采取通過減少鋼中氧含量來控制非金屬夾雜物的量和大小，由此提高軸承壽命的對策。 例如，有專利文獻(xiàn)I和2等的提案，它們是控制鋼中的氧化物系非金屬夾雜物的組成、形狀或分布狀態(tài)的技術(shù)，但為了制造非金屬夾雜物少的軸承鋼，需要高價(jià)的熔煉設(shè)備或者需要對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行大幅改造，存在經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)大這樣的問題。另外，專利文獻(xiàn)3是通過控制碳的中心偏析率、鋼中的氧含量以及硫含量來提高滾動接觸疲勞壽命特性的技術(shù)，但是，如上所述，為了使氧含量進(jìn)一步減少而制造非金屬夾雜物更少的軸承鋼，需要高價(jià)的熔煉設(shè)備或者需要對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行大幅度改造，存在經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)大的問題。因此，不僅是減少鋼中的非金屬夾雜物，對減少鋼中的共晶碳化物也開始受到關(guān)注。例如，高碳鉻鋼含有0.95質(zhì)量％以上的C，非常硬質(zhì)，鋼的耐磨損性良好，但是鑄片中心部產(chǎn)生的偏析(以下，簡稱為中心偏析)的程度高，而且鑄片中會生成巨大的共晶碳化物，所以存在使?jié)L動接觸疲勞壽命下降的問題。因此，在鑄片中央部沖孔作成廢料，或者實(shí)施長時(shí)間的擴(kuò)散處理(diffusion treatment:以下，簡稱為均熱處理(soaking)),使它們充分消散后再使用。關(guān)于這樣的偏析的問題，專利文獻(xiàn)4中公開了如下方法:使其具有C:0.6 1.2質(zhì)量％等特定成分組成，并且將在線狀或棒狀軋鋼中的通過軸心的縱斷面的中心線上的包括該縱斷面的軸心且從該軸心線向一側(cè)分別為D/8 (D:該縱斷面的寬度)以內(nèi)的中心區(qū)域上出現(xiàn)的厚度2 以上的碳化物的總斷面積，相對于上述縱斷面積控制為0.3%以下的方法。并且，該文獻(xiàn)中定量地明確了巨大碳化物量對滾動接觸疲勞壽命特性的影響，表明鋼中殘留有使?jié)L動接觸疲勞壽命下降的巨大共晶碳化物。專利文獻(xiàn)5中公開了具有C:0.50 1.50質(zhì)量％和Sb:0.0010 0.0150質(zhì)量％
等特定的成分組成，且脫碳層的形成少、熱處理生產(chǎn)率優(yōu)異的軸承鋼。該文獻(xiàn)中以通過添加Sb來減少鋼的脫碳層的形成，省略熱處理后的切削或磨削工序，從而提高熱處理生產(chǎn)率為目的，但Sb存在對人體有強(qiáng)毒性的嫌疑，所以其應(yīng)用要求慎重。另外，如果添加Sb則Sb在中心偏析部濃化，使中心偏析惡化。在Sb濃化的部分發(fā)生局部的固化，所以與母材產(chǎn)生硬度差，有可能成為滾動接觸疲勞破壞的起點(diǎn)，導(dǎo)致滾動接觸疲勞壽命的下降。在此，為了消散高碳鉻軸承鋼的鑄造時(shí)產(chǎn)生的中心偏析和該中心偏析部產(chǎn)生的巨大共晶碳化物，例如，專利文獻(xiàn)6中公開了暫時(shí)對鑄造件進(jìn)行壓延制成鋼坯，對該鋼坯進(jìn)行均熱處理的方法。然而，也存在如下問題點(diǎn)，S卩，均熱處理時(shí)的鋼中溫度不均勻，所以當(dāng)均熱處理溫度部分地達(dá)到超過固相線的溫度時(shí)，局部地再次開始溶解，引起共晶反應(yīng)，會生成更巨大的共晶碳化物。因此，根據(jù)軸承的用途，有時(shí)不使用上述高碳鉻鋼，而是使用低碳合金鋼。例如，淬硬鋼僅次于高碳鉻鋼廣泛被使用。但是，淬硬鋼中，為了使C量成為0.23質(zhì)量％以下以便得到所需的淬硬性和機(jī)械強(qiáng)度，將添加適量的Mn、Cr、Mo以及Ni等，并從提高疲勞強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，利用滲碳或滲碳氮化處理來使表面硬化。例如，專利文獻(xiàn)7中公開了一種淬硬鋼，所述淬硬鋼具有C:0.10 0.35%等特定的化學(xué)組成，且通過使由 Q=34140 — 605 [%Si]+183 [%Mn]+136 [%Cr]+122 [%Mo]所定義的鋼中的碳擴(kuò)散的活化能控制為34000kcal以下，使得在短時(shí)間內(nèi)能夠進(jìn)行滲碳。同樣地，專利文獻(xiàn)8中公開了關(guān)于滾動接觸疲勞特性優(yōu)異的滲碳件的技術(shù)，所述滲碳件具有C:0.1 0.45%等特定的化學(xué)組成，滲碳層的奧氏體晶粒度為7級以上，表面的碳含量為0.9 1.5%,表面的殘余奧氏體量為25 40%。然而，存在如下問題，S卩，雖然通過進(jìn)行上述滲碳或滲碳氮化而能使?jié)L動接觸疲勞壽命特性提高，但是導(dǎo)致制造成本的上升，或者因變形、尺寸變化大而使成品率下降，導(dǎo)致產(chǎn)品成本的上升。
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另外，也存在如下問題，即，根據(jù)軸承鋼的用途而需要大斷面(large section)化，因此需要對進(jìn)行滲碳或滲碳氮化的設(shè)備進(jìn)行大幅改造，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)大。專利文獻(xiàn)1:日本特開平1-306542號公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開平3-126839號公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開平7-127643號公報(bào)專利文獻(xiàn)4:日本專利第3007834號公報(bào)專利文獻(xiàn)5:日本特開平5-271866號公報(bào)專利文獻(xiàn)6:日本特開平3-75312號公報(bào)專利文獻(xiàn)7:日本專利第4066903號公報(bào)專利文獻(xiàn)8:日本專利第4050829號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
隨著風(fēng)力發(fā)電、輸送機(jī)械、其他一般工業(yè)機(jī)械逐年大型化，它們中使用的軸承鋼的進(jìn)一步大斷面化成為了當(dāng)務(wù)之急。對于該軸承鋼的大斷面化而言，以往，通過用鑄錠法(ingot casting)制造由連續(xù)鑄造(continuous casting)制造的素材，由此來應(yīng)對小斷面到大斷面，但由該鑄錠法制造的鋼(以下，稱為鑄錠件)中，在V形偏析(V-segregation)部、倒V形偏析(inverse V-segregation)部這樣的偏析部上生成巨大的共晶碳化物的情況尤其成為問題。這是由于鑄錠件與連續(xù)鑄造件的情況相比偏析程度高，所以巨大的共晶碳化物的生成頻度也高，因此，抑制共晶碳化物的生成變得尤為重要。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種對于利用連續(xù)鑄造件，尤其是對利用鑄錠件制造的軸承鋼也能抑制上述偏析部中的共晶碳化物的生成的方法。本發(fā)明人等對解決上述課題的方法進(jìn)行了深入研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于以往的軸承鋼，將C、S1、Mn、Cr以及Al的添加量限定在特定的范圍，并且，嶄新地導(dǎo)入共晶碳化物生成指數(shù)(eutectic carbide formation index)和偏析度,將其值也限定在特定的范圍是有利的。即，新發(fā)現(xiàn)了通過這些限定，從而能夠避免特別是在鑄錠件中成為問題的V形偏析部、倒V形偏析部上的巨大的共晶碳化物的生成，能夠提供滾動接觸疲勞壽命特性優(yōu)異的軸承鋼。即，本發(fā)明人等制作改變了 C、S1、Mn、Cr、Al以及Mo量，且改變了后述式(I)表示的共晶碳化物生成指數(shù)Ec以及由CM。(max)/CM。(ave)定義的Mo的偏析度(degree of Mosegregation:CMo (111￡1!￡)為Mo的強(qiáng)度值的最大值，CM。(ave)為Mo的強(qiáng)度值的平均值)的軸承鋼，認(rèn)真研究了其組織和滾動·接觸疲勞壽命特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)即使是鑄錠件，只要是成分組成、Ec值以及偏析度滿足規(guī)定范圍的鋼，就能夠得到鋼中不存在共晶碳化物的鋼，能夠提高滾動接觸疲勞壽命特性，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的主要構(gòu)成如下所述。1.一種軸承鋼，其特征在于，成分組成為含有:C:0.56 質(zhì)量 ％ 0.70 質(zhì)量 ％，S1:0.15質(zhì)量％以上且小于0.50質(zhì)量％，Mn:0.60 質(zhì)量 ％ 1.50 質(zhì)量 ％,Cr:0.50 質(zhì)量 ％ 1.10 質(zhì)量 ％，Mo:0.05 質(zhì)量 ％ 0.5 質(zhì)量 ％,P:0.025 質(zhì)量 ％ 以下，S:0.025 質(zhì)量 ％ 以下，Al:0.005 質(zhì)量 ％ 0.500 質(zhì)量 ％，0:0.0015質(zhì)量％以下，以及N:0.0030 質(zhì)量 ％ 0.015 質(zhì)量 ％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，由下述式(I)定義的共晶碳化物生成指數(shù)Ec滿足0< Ec≤0.25，并且，由下述(2)式定義的偏析度為2.8以下；Ec= (- 0.07X [%Si]- 0.03X [%Mn]+0.04X [%Cr]- 0.36X [%Al]+0.79)-[%C]…(I)其中，[]為括號內(nèi)的各成分的含量(質(zhì)量％)CMo(fflax)/CMo(ave)≥2.8- (2)其中，CM。(max)為Mo的強(qiáng)度值(intensity value)的最大值，并且CM。(ave)為Mo的強(qiáng)度值的平均值。應(yīng)予說明，如實(shí)施例1所示，各強(qiáng)度值是通過利用能夠進(jìn)行元素映射(elemental mapping)的分析裝置對鋼斷面進(jìn)行線分析而得的值。2.如上述I所述的軸承鋼，其特征在于，在上述成分組成的基礎(chǔ)上還含有選自
Cu:0.005 質(zhì)量 % 0.5 質(zhì)量 ％，和N1:0.005 質(zhì)量 ％ 1.00 質(zhì)量 ％中的I種或2種。3.如上述I或2所述的軸承鋼，其特征在于，在上述成分組成的基礎(chǔ)上還含有選自W:0.001 質(zhì)量 ％ 0.5 質(zhì)量 ％，Nb:0.001 質(zhì)量 ％ 0.1 質(zhì)量 ％，T1:0.001 質(zhì)量 ％ 0.1 質(zhì)量 ％，Zr:0.001質(zhì)量％ 0.1質(zhì)量％,以及V:0.002 質(zhì)量 ％ 0.5 質(zhì)量 ％中的I種或2種以上。4.如上述I 3中任一項(xiàng)所述的軸承鋼，其特征在于，在上述成分組成的基礎(chǔ)上還含有B:0.0002 質(zhì)量 ％ 0.005 質(zhì)量 ％。5.一種軸承鋼的制造方法，其特征在于，將具有上述I 4中任一項(xiàng)所述的成分組成的軸承鋼材在1150°C以上且小于1350°C的溫度區(qū)域加熱超過10小時(shí)。6.一種軸承用鑄錠件，其特征在于，成分組成為含有C:0.56 質(zhì)量 ％ 0.70 質(zhì)量 ％，S1:0.15質(zhì)量％以上且小于0.50質(zhì)量％，Mn:0.60 質(zhì)量 ％ 1.50 質(zhì)量 ％,Cr:0.50 質(zhì)量 ％ 1.10 質(zhì)量 ％，Mo:0.05 質(zhì)量 ％ 0.5 質(zhì)量 ％,P:0.025 質(zhì)量 ％ 以下，S:0.025 質(zhì)量 ％ 以下，Al:0.005 質(zhì)量 % 0.500 質(zhì)量 %,0:0.0015質(zhì)量％以下，以及N:0.0030 質(zhì)量 ％ 0.015 質(zhì)量 ％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且由下述式(I)定義的共晶碳化物生成指數(shù)Ec滿足0 < Ec 彡 0.25，并且，由下述(2)式定義的偏析度為2.8以下；Ec= (- 0.07X [%Si]- 0.03X [%Mn]+0.04X [%Cr]- 0.36X [%Al]+0.79)-[%C]…(I)其中，[]為括號內(nèi)的各成分的含量(質(zhì)量％)，CMo(fflax)/CMo(ave)^2.8- (2)其中，CM。(max)為Mo的強(qiáng)度值的最大值，并且CM。(ave)為Mo的強(qiáng)度值的平均值7.如上述6所述的軸承用鑄錠件，其特征在于，在上述成分組成的基礎(chǔ)上還含有選自Cu:0.005 質(zhì)量 ％ 0.5 質(zhì)量 ％，和N1:0.005 質(zhì)量 ％ 1.00 質(zhì)量 ％
中的I種或2種。8.如上述6或7所述的軸承用鑄錠件，其特征在于，在上述成分組成的基礎(chǔ)上還含有選自W:0.001 質(zhì)量 ％ 0.5 質(zhì)量 ％，Nb:0.001 質(zhì)量 ％ 0.1 質(zhì)量 ％，T1:0.001 質(zhì)量 ％ 0.1 質(zhì)量 ％，Zr:0.001質(zhì)量％ 0.1質(zhì)量％,以及V:0.002 質(zhì)量 ％ 0.5 質(zhì)量 ％中的1種或2種以上。9.如上述6 8中任一項(xiàng)所述的軸承用鑄錠件，其特征在于，在上述成分組成的基礎(chǔ)上還含有B:0.0002 質(zhì)量 % 0.005 質(zhì)量 ％。10.一種軸承用鑄錠件的制造方法，其特征在于，將具有上述6 9中任一項(xiàng)所述的成分組成的軸承用鑄錠件在1150°C以上且小于1350°C的溫度區(qū)域加熱超過10小時(shí)。根據(jù)本發(fā)明，能夠穩(wěn)定地制造具有遠(yuǎn)優(yōu)于以往的軸承鋼的耐滾動接觸疲勞壽命特性的軸承鋼。特別是 允許應(yīng)用鑄錠件，所以能夠?qū)崿F(xiàn)從小斷面到大斷面的軸承鋼的制造，有助于風(fēng)力發(fā)電機(jī)、輸送機(jī)械、其他一般工業(yè)機(jī)械的大型化，可得到工業(yè)上有益的效果。


圖1是以與Ec值的關(guān)系進(jìn)行整理的滾動接觸疲勞壽命評價(jià)結(jié)果的座標(biāo)圖。圖2是以與偏析度(CM。(max)/CMo(ave))的關(guān)系進(jìn)行整理的滾動接觸疲勞壽命評價(jià)結(jié)果的圖。圖3是表示從方形鍛造(square forging)后的鋼片中采樣微觀組織(microstructure)觀察用樣本時(shí)的采樣位置和被檢測面尺寸的圖。圖4是表示從圓形鍛造(circular forging)后的鋼片中采樣微觀組織觀察用樣本時(shí)的采樣位置和被檢測面尺寸的圖。圖5是表示EPMA中的被檢測面積的圖。圖6在EPMA中實(shí)施線分析的位置的圖。圖7是表示從方形鍛造后的鋼片中采樣滾動接觸疲勞壽命評價(jià)用樣本時(shí)的采樣位置和試驗(yàn)片尺寸的圖。圖8是表示從圓形鍛造后的鋼片中采樣滾動接觸疲勞壽命評價(jià)用樣本時(shí)的采樣位置和被檢測面尺寸的圖。圖9是表示從方形鍛造后的鋼片中采樣切削性評價(jià)用樣本時(shí)的采樣位置和試驗(yàn)片尺寸的圖。圖10是表示從圓形鍛造后的鋼片中采樣切削性評價(jià)用樣本時(shí)的采樣位置和試驗(yàn)片尺寸的圖。
具體實(shí)施例方式接著，對本發(fā)明的軸承鋼進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，根據(jù)本發(fā)明的軸承鋼中的成分組成的各成分含量的限定理由依次進(jìn)行說明。C:0.56質(zhì)量％ 0.70質(zhì)量％
C是對提高鋼的強(qiáng)度，提高鋼的滾動接觸疲勞壽命特性有效的元素，在本發(fā)明中含有0.56質(zhì)量％以上。另一方面，如果含有超過0.70質(zhì)量％，則在素材的鑄造中生成巨大共晶碳化物，導(dǎo)致滾動接觸疲勞壽命的下降。根據(jù)以上，使C量為0.56質(zhì)量％ 0.70質(zhì)量％。
Si:0.15質(zhì)量％以上且小于0.50質(zhì)量％
Si是作為脫氧劑，并且為了通過固溶強(qiáng)化來提高鋼的強(qiáng)度，提高鋼的耐滾動接觸疲勞壽命特性而添加的元素，在本發(fā)明中添加0.15質(zhì)量％以上。但是,0.50質(zhì)量％以上的添加使鋼的切削性(machinability by cutting)、鍛造性劣化。另外，Si與鋼中的氧結(jié)合而作為氧化物殘留于鋼中，導(dǎo)致滾動接觸疲勞壽命特性的劣化。并且，在偏析部濃化時(shí)容易生成共晶碳化物。根據(jù)以上，使Si的上限小于0.50質(zhì)量％。
Mn:0.60 質(zhì)量 ％ 1.50 質(zhì)量 ％
Mn是為了提高淬硬性、提高鋼的強(qiáng)韌性、提高鋼材的耐滾動接觸疲勞壽命特性而添加的元素,在本發(fā)明中添加0.60質(zhì)量％以上。但是，超過1.50質(zhì)量％的添加使切削性下降。另外，在偏析部濃化時(shí)，容易生成共晶碳化物。根據(jù)以上，使Mn的上限為1.50質(zhì)量％。
Cr:0.50 質(zhì)量 ％ 1.10 質(zhì)量 ％
Cr與Mn同樣地是為了提高鋼的強(qiáng)韌性、提高鋼材的耐滾動接觸疲勞壽命特性而添加的元素，在本發(fā)明中添加0.50質(zhì)量％以上。但是，超過1.10質(zhì)量％的添加使切削性下降，所以使Cr的上限為1.10質(zhì)量％。
Mo:0.05 質(zhì)量 ％ 0.5 質(zhì)量 ％
Mo是提高淬硬性、回火后的強(qiáng)度，提高鋼的滾動接觸疲勞壽命特性的元素，添加0.05質(zhì)量％以上。但是，超過0.5質(zhì)量％的添加將在V形偏析、倒V形偏析或中心偏析部形成Mo的濃化層，使Mo的偏析度惡化，導(dǎo)致鋼材的耐滾動接觸疲勞壽命特性的下降，所以使Mo的上限為0.5質(zhì)量％。
P:0.025 質(zhì)量 ％ 以下
P是使鋼的母材韌性、滾動接觸疲勞壽命下降的有害元素，優(yōu)選盡量減少。特別是如果P的含量超過0.025質(zhì)量％，則母材韌性和滾動接觸疲勞壽命的下降會變大。因此，使P為0.025質(zhì)量％以下。優(yōu)選為0.020質(zhì)量％以下。應(yīng)予說明，在工業(yè)上難以使P含量為0%，大多時(shí)含有0.002質(zhì)量％以上。
S:0.025 質(zhì)量 ％ 以下
S作為非金屬夾雜物MnS存在于鋼中。由于容易成為軸承鋼的滾動接觸疲勞的起點(diǎn)的氧化物，所以如果MnS大量存在于鋼中，則導(dǎo)致滾動接觸疲勞壽命的下降。因此，優(yōu)選盡量減少，在本發(fā)明中設(shè)為0.025質(zhì)量％以下。優(yōu)選為0.020質(zhì)量％以下。應(yīng)予說明，在工業(yè)上難以使S含量為0%，大多時(shí)含有0.0001質(zhì)量％以上。
Al:0.005 質(zhì)量 ％ 0.500 質(zhì)量 ％
Al是為了作為 脫氧劑且作為氮化物而生成，進(jìn)而使奧氏體晶粒微細(xì)化、提高韌性和滾動接觸疲勞壽命特性而添加的元素，需要添加0.005質(zhì)量％以上。但是，如果超過0.500質(zhì)量％地進(jìn)行添加，則鋼中將存在粗大的氧化物系夾雜物，導(dǎo)致鋼的滾動接觸疲勞壽命特性的下降。另外，在偏析部濃化時(shí)，容易生成共晶碳化物。根據(jù)以上，使Al含量的上限為0.500質(zhì)量％。優(yōu)選為0.450質(zhì)量％以下。
O:0.0015 質(zhì)量 ％ 以下
O與S1、Al結(jié)合而形成硬質(zhì)的氧化物系非金屬夾雜物，所以導(dǎo)致滾動接觸疲勞壽命的下降。因此，O優(yōu)選盡可能少，設(shè)為0.0015質(zhì)量％以下。應(yīng)予說明，在工業(yè)上難以使O含量為0%，大多時(shí)含有0.0003質(zhì)量％以上。
N:0.0030 質(zhì)量 ％ 0.015 質(zhì)量 ％
N與Al結(jié)合而形成氮化物系非金屬夾雜物，使奧氏體晶粒微細(xì)化，提高韌性和滾動接觸疲勞壽命特性，所以添加0.0030質(zhì)量％以上。但是，如果超過0.015質(zhì)量％地進(jìn)行添加，則鋼中將會大量存在氮化物系夾雜物，會導(dǎo)致滾動接觸疲勞壽命特性的下降。另外，在鋼中將會大量存在未形成氮化物的N (游離N)，會導(dǎo)致韌性的下降，所以使N含量的上限為0.015質(zhì)量％。優(yōu)選為0.010質(zhì)量％以下。
共晶碳化物生成指數(shù)Ec:0 < Ec ^ 0.25
本發(fā)明人等將具有各種成分組成的鋼用真空熔煉爐熔煉，調(diào)查了得到的鋼錠中有無共晶碳化物，關(guān)于其結(jié)果將參數(shù)(主要作用元素)的選擇進(jìn)行各種變更，進(jìn)行回歸計(jì)算的結(jié)果，得到了以下見解。即，作為能夠抑制共晶碳化物的生成的鋼組成，需要由下述式(I)定義的共晶碳化物指數(shù)Ec值滿足O < Ec < 0.25。
Ec= (- 0.07X [%Si]- 0.03X [%Μη]+0.04X [%Cr]- 0.36X [%Al]+0.79)-[%C]…(I)
其中，[]為括號內(nèi)的各成分的含量(質(zhì)量％)
并且，本發(fā)明人等根據(jù)表I所示的成分組成和Ec值制作軸承鋼，調(diào)查了滾動接觸疲勞壽命特性。滾動接觸疲勞壽命特性的調(diào)查是用與后述的實(shí)施例相同的試驗(yàn)方法實(shí)施的。
應(yīng)予說明，為了調(diào)查有無共晶碳化物的生成、涉及滾動接觸疲勞壽命特性的成分組成以及Ec值的影響，將軸承鋼的制造條件設(shè)為相同。即，在轉(zhuǎn)爐中熔煉后，用鑄錠法形成1350mmX 1250mm斷面(頂側(cè))、1280X830mm斷面(底側(cè))的鑄錠件(鋼錠)，將得到的鑄錠件鍛造成550mm方形斷面(s quare section),以1270°C實(shí)施48小時(shí)的均熱處理處理。從鍛造后的鋼片中分別采樣如圖3所示的觀察有無共晶碳化物的生成用試驗(yàn)片和EPMA映射(electron probe microanalyzer (ΕΡΜΑ)mapping analysis)用試驗(yàn)片以及如圖 7 所不的滾動接觸疲勞試驗(yàn)片，用后述 的試驗(yàn)法分別調(diào)查有無共晶碳化物的生成、偏析度(CM。(fflax)/Cmo (ave))以及滾動接觸疲勞壽命特性。
在此，試驗(yàn)片分別從鍛造后的鋼片的相當(dāng)于鑄錠件的底側(cè)的部分采樣。并且，從鍛造后的鋼片中采樣如圖9所示的切削性評價(jià)用樣本，用后述的試驗(yàn)法進(jìn)行切削性的調(diào)查。
權(quán)利要求
1.一種軸承鋼，其特征在于，成分組成為含有 C:0.56質(zhì)量％ 0.70質(zhì)量％， S1:0.15質(zhì)量％以上且小于0.50質(zhì)量％， Mn:0.60質(zhì)量％ 1.50質(zhì)量％， Cr:0.50質(zhì)量％ 1.10質(zhì)量％， Mo:0.05質(zhì)量％ 0.5質(zhì)量％， P:0.025質(zhì)量％以下， S:0.025質(zhì)量％以下，Al:0.005 質(zhì)量 % 0.500 質(zhì)量 ％， 0:0.0015質(zhì) 量％以下，以及 N:0.0030 質(zhì)量 ％ 0.015 質(zhì)量 ％， 余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且由下述式(I)定義的共晶碳化物生成指數(shù)Ec滿足0 < Ec w 0.25, 并且，由下述(2)式定義的偏析度為2.8以下； Ec= (― 0.07X [%Si] — 0.03X [%Mn] +0.04X [%Cr] — 0.36X [%A1] +0.79)—[%C]…(I) 其中，[]為括號內(nèi)的各成分以質(zhì)量％計(jì)的含量， Mo (max)/Cm。(ave) ^ 2.8 (2) 其中，CM。(max)為Mo的強(qiáng)度值的最大值，CM。為Mo的強(qiáng)度值的平均值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承鋼，其特征在于，在所述成分組成的基礎(chǔ)上還含有選自 Cu:0.005質(zhì)量% 0.5質(zhì)量％，和 N1:0.005質(zhì)量％ 1.00質(zhì)量％ 中的I種或2種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸承鋼，其特征在于，在所述成分組成的基礎(chǔ)上還含有選白 W:0.001質(zhì)量％ 0.5質(zhì)量％， Nb:0.001質(zhì)量% 0.1質(zhì)量％， T1:0.001質(zhì)量％ 0.1質(zhì)量％， Zr:0.001質(zhì)量％ 0.1質(zhì)量％，以及 V:0.002質(zhì)量％ 0.5質(zhì)量％ 中的I種或2種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的軸承鋼，其特征在于，在所述成分組成的基礎(chǔ)上還含有B:0.0002 質(zhì)量 % 0.005 質(zhì)量 ％。
5.一種軸承鋼的制造方法，其特征在于，將具有權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的成分組成的軸承鋼材在1150°C以上且小于1350°C的溫度區(qū)域加熱超過10小時(shí)。
6.一種軸承用鑄錠件，其特征在于，成分組成為含有 C:0.56質(zhì)量％ 0.70質(zhì)量％，S1:0.15質(zhì)量％以上且小于0.50質(zhì)量％， Mn:0.60質(zhì)量％ 1.50質(zhì)量％， Cr:0.50質(zhì)量％ 1.10質(zhì)量％， Mo:0.05質(zhì)量％ 0.5質(zhì)量％， P:0.025質(zhì)量％以下， S:0.025質(zhì)量％以下，Al:0.005 質(zhì)量 % 0.500 質(zhì)量 ％， 0:0.0015質(zhì)量％以下，以及 N:0.0030 質(zhì)量 ％ 0.015 質(zhì)量 ％， 余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且由下述式(I)定義的共晶碳化物生成指數(shù)Ec滿足0< Ec ≤0.25, 并且由下述(2)式定義的偏析度為2.8以下； Ec= (― 0.07X [%Si] — 0.03X [%Mn] +0.04X [%Cr] — 0.36X [%A1] +0.79)—[%C]…(I) 其中，[]為括號內(nèi)的各成分以質(zhì)量％計(jì)的含量， Mo (max)/Cm。(ave) ^ 2.8 (2) 其中，CM。(max)為Mo的強(qiáng)度值的最大值，CM。為Mo的強(qiáng)度值的平均值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承用鑄錠件，其特征在于，在所述成分組成的基礎(chǔ)上還含有選自 Cu:0.005質(zhì)量% 0.5質(zhì)量％，和 N1:0.005質(zhì)量％ 1.00質(zhì)量％ 中的I種或2種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的軸承用鑄錠件，其特征在于，在所述成分組成的基礎(chǔ)上還含有選自 W:0.001質(zhì)量％ 0.5質(zhì)量％， Nb:0.001質(zhì)量％ 0.1質(zhì)量％， T1:0.001質(zhì)量％ 0.1質(zhì)量％， Zr:0.001質(zhì)量％ 0.1質(zhì)量％，以及 V:0.002質(zhì)量％ 0.5質(zhì)量％ 中的I種或2種以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6 8中任一項(xiàng)所述的軸承用鑄錠件，其特征在于，在所述成分組成的基礎(chǔ)上還含有B:0.0002 質(zhì)量 % 0.005 質(zhì)量 ％。
10.一種軸承用鑄錠件的制造方法，其特征在于，將具有權(quán)利要求6 9中任一項(xiàng)所述的成分組成的軸承用鑄錠件在1150°C以上且小于1350°C的溫度區(qū)域加熱超過10小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明的成分組成為含有C0.56質(zhì)量%～0.70質(zhì)量%、Si0.15質(zhì)量%以上且小于0.50質(zhì)量%、Mn0.60質(zhì)量%～1.50質(zhì)量%、Cr0.50質(zhì)量%～1.10質(zhì)量%、Mo0.05質(zhì)量%～0.5質(zhì)量%、P0.025質(zhì)量%以下、S0.025質(zhì)量%以下、Al0.005質(zhì)量%～0.500質(zhì)量%、O0.0015質(zhì)量%以下以及N0.0030質(zhì)量%～0.015質(zhì)量%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，共晶碳化物生成指數(shù)Ec滿足0＜Ec≤0.25且Mo的偏析度滿足2.8以下。
文檔編號C21D9/00GK103168112SQ201180041620
公開日2013年6月19日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者本莊稔, 長谷和邦, 木村達(dá)己, 三田尾真司 申請人:杰富意鋼鐵株式會社, Ntn株式會社