軸承部件、軸承部件用鋼材及它們的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種軸承部件，該軸承部件是即使在混入異物的環(huán)境下也具有優(yōu)異的滾動疲勞壽命的軸承部件，其化學成分以質量％計含有C：0.95％～1.10％、Si：0.10％～0.70％、Mn：0.20％～1.20％、Cr：0.90％～1.60％、Al：0.010％～0.100％、N：0.003％～0.030％，將以下元素限制在P：0.025％以下、S：0.025％以下、O：0.0010％以下，而且任意地含有規(guī)定量的Mo、B、Cu、Ni、Ca，剩余部分包含鐵及雜質，金屬組織為殘留奧氏體、球狀滲碳體及馬氏體，所述殘留奧氏體的量以體積％計為18％～25％，原奧氏體的平均粒徑為6.0μm以下，所述球狀滲碳體的平均粒徑為0.45μm以下，所述球狀滲碳體的個數(shù)密度為0.45×106個/mm2以上。
【專利說明】
軸承部件、軸承部件用鋼材及它們的制造方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及針狀軸承(滾針軸承）、滾柱軸承、滾球軸承等軸承部件、作為其原料的 軸承部件用鋼材及它們的制造方法。
[0002] 本申請基于2014年1月10日在日本申請的特愿2014-3338號及2014年4月16日在日 本申請的特愿2014-84952主張優(yōu)先權，在此引用其內(nèi)容。
【背景技術】
[0003] 對于針狀軸承、滾柱軸承、滾球軸承等軸承部件，即使在潤滑油中混入毛刺或磨損 粉等異物的狀態(tài)下、即在混入異物的環(huán)境下也繼續(xù)使用。因此，混入異物的環(huán)境下的軸承部 件的滾動疲勞壽命的提高是重要的。為了在混入異物的環(huán)境下提高軸承部件的滾動疲勞壽 命，已知增加殘留奧氏體是有效的。因此，對軸承部件用鋼材進行滲碳處理或氮化處理等表 面處理。
[0004] 但是，軸承部件用鋼材的滲碳處理或氮化處理等表面處理不僅成本高，而且有因 受處理氣氛的偏差的影響而產(chǎn)生軸承部件的品質偏差的問題。因此，例如，在專利文獻1中， 公開了將滲碳處理及氮化處理省略而通過淬火及回火處理來含有大量殘留奧氏體的軸承 部件。
[0005] 專利文獻1中公開的軸承部件通過在鋼中含有C、Mn、Ni或Mo來降低馬氏體轉變開 始溫度(Ms點）從而確保殘留奧氏體量。可是，如果為確保殘留奧氏體量而增加鋼中的Μη添 加量，則鋼材的淬透性提高。其結果是，在熱乳后的冷卻時生成馬氏體等過冷組織，使熱乳 線材的加工性及延展性、韌性降低。
[0006] 此外，專利文獻2中，公開了使用球狀滲碳體抑制晶粒直徑的粗大化而生成殘留奧 氏體的方法。但是，在專利文獻2中公開的方法中進行了高溫且長時間的球化熱處理。其結 果是，C固溶于奧氏體相中，球狀滲碳體的個數(shù)密度不充分。另外，因奧氏體粒徑粗大化而不 能得到充分的改善滾動疲勞壽命的效果。
[0007] 已知如果因球化熱處理的處理時間長而增加處理次數(shù)，則生產(chǎn)成本提高，生產(chǎn)效 率惡化。對這一問題，例如，在專利文獻3中，公開了由本發(fā)明人們中的部分人發(fā)明的、不實 施球化熱處理的可進行拉絲加工的軸承部件用高碳鋼乳制線材。
[0008] 此外，以往在拉絲加工前后進行球化熱處理。在該球化熱處理中，為了省略拉絲加 工前的球化熱處理，專利文獻4中公開了在對熱乳結束后的乳制線材實施了拉絲加工后進 行球化熱處理的方法。
[0009] 但是，專利文獻4中公開的方法并未縮短球化熱處理的處理時間。
[0010]現(xiàn)有技術文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1:日本特開2004-124215號公報
[0013] 專利文獻2:日本特開2007-077432號公報
[0014] 專利文獻3:國際公開W02013-108828號公報
[0015] 專利文獻4:日本特開2004-100016號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明要解決的問題
[0017] 但是，得知:如果如專利文獻1那樣增加鋼中的Μη含量，則基于上述理由，難以省略 球化熱處理來對熱乳線材進行加工，為得到軸承部件需要進行多次球化處理。此外，為了利 用專利文獻3的原料而制造混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命優(yōu)異的軸承部件，需要通過 拉絲加工和控制淬火溫度的淬火處理來控制組織。
[0018] 本發(fā)明是基于這樣的實情而完成的，其目的在于提供在從熱乳線材到軸承部件的 制造工序中，可以以球化熱處理的次數(shù)為一次且通過短時間的處理就能制造的包括混入異 物的環(huán)境下在內(nèi)的滾動疲勞壽命優(yōu)異的軸承部件、成為其原料的軸承部件用鋼材及其制造 方法。
[0019] 用于解決問題的手段
[0020] 本發(fā)明人們發(fā)現(xiàn):在對含有Cr且金屬組織包含珠光體的鋼材實施了拉絲加工后， 通過在比通常低的溫度下進行球化熱處理，可使軸承部件的原奧氏體的平均粒徑微細化。 另外，還發(fā)現(xiàn):通過使原奧氏體的平均粒徑微細化，能夠確保殘留奧氏體量。而且，發(fā)現(xiàn):通 過確保殘留奧氏體量，不僅在通常的環(huán)境下，而且即使在混入異物的環(huán)境下，也能提高軸承 部件的滾動疲勞壽命。
[0021] 本發(fā)明的主旨如以下所述。
[0022] (1)本發(fā)明的一實施方式涉及的軸承部件的化學成分以質量％計含有C: 0.95 %~ 1.10%、Si :0.10% ~0.70%、Μη:0· 20% ~1.20%、Cr :0.90% ~1.60%、A1:0.010% ~ 0· 100%、Ν:0·003% ~0.030%，將以下元素限制在Ρ:0·025% 以下、S:0.025% 以下、0: 0.0010%以下，而且任意地含有Μο:0· 25%以下、B:0.0050%以下、Cu: 1.0%以下、Ni :3.0% 以下、Ca: 0.0015 %以下，剩余部分包含鐵及雜質，金屬組織為殘留奧氏體、球狀滲碳體及馬 氏體，所述殘留奧氏體的量以體積％計為18%~25%，而且在所述金屬組織中，原奧氏體的 平均粒徑為6. Ομπι以下，所述球狀滲碳體的平均粒徑為0.45μπι以下，且所述球狀滲碳體的個 數(shù)密度為0.45 X 106個/mm2以上。
[0023] (2)在上述（1)所述的軸承部件中，所述化學成分也可以以質量％計含有Mo: 0.01%~0.25%、Β:0·0001%~0.0050%、Cu:0.1%~1.0%、Ni: 1.0%~3.0%、Ca: 0.0001 %~0.0015%中的1種以上。
[0024] (3)本發(fā)明的一實施方式涉及的軸承部件用鋼材的化學成分以質量％計含有C: 0.95%~1.10%、Si:0.10%~0.70%、Mn:0.20%~1.20%、Cr :0.90%~1.60%、Al: 0.010%~0.100%、Ν:0·003%~0.030%，將以下元素限制在S:0.025% 以下、P:0.025% 以 下、0:0.0010%以下，而且任意地含有Mo:0.25%以下、B:0.0050%以下、Cu:1.0%以下、Ni: 3.0 %以下、Ca: 0.0015 %以下，剩余部分包含鐵及雜質，金屬組織含有球狀滲碳體及鐵素 體，在所述金屬組織中，粒徑為〇. 5μπι~3. Ομπι的所述球狀滲碳體的個數(shù)密度為2.0 X 106個/ mm2以上。
[0025] (4)在上述(3)所述的軸承部件用鋼材中，所述化學成分也可以以質量％計含有 Mo:0.01%~0.25%、B:0.0001%~0.0050%、Cu:0.1%~1.0%、Ni :1.0%~3.0%、Ca: 0.0001 %~0.0015%中的1種以上。
[0026] (5)本發(fā)明的一實施方式涉及的軸承部件用鋼材的制造方法具有以下工序:鑄造 工序:得到含有上述(3)或(4)所述的化學成分的鋼坯;加熱工序:將所述鋼坯加熱至900°C ~1300 °C的溫度;熱乳工序:通過在850 °C以下的精乳溫度下對所述加熱工序后的所述鋼坯 實施熱乳，得到熱乳線材;卷取工序:在800°C以下的卷取溫度下對所述熱乳工序后的所述 熱乳線材進行卷取;冷卻工序:在所述卷取工序后以3.0 °C/秒以下的冷卻速度將所述熱乳 線材冷卻到600°C，使所述熱乳線材的組織成為珠光體;拉絲加工工序：以總斷面收縮率 50%以上對所述冷卻工序后的所述熱乳線材實施拉絲加工；以及球化熱處理工序:在650°C 以上且750°C或^一5°(：中的較低者的溫度以下，對所述拉絲加工工序后的所述熱乳線材進 行保持0.5~5小時的球化熱處理，得到軸承部件用鋼材。這里是從所述化學成分預測^ 相變開始的溫度而得到的值，其由下述式1算出。再者，[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、 [Μο]、[Α1]及[B]為以質量％計的所述熱乳線材中的C含量、Si含量、Μη含量、Cu含量、Ni含 量、Cr含量、Mo含量、A1含量及B含量。
[0027] Ai = 750.8-26.6X [CJ + 17.6X [Si]-11.6 X [Mn]-22.9 X [Cu]-23.0 X [Ni] + 24.1X[Cr]+22.5X[Mo]-169.4X[Al]-894.7X[B] (式1)
[0028] (6)本發(fā)明的一實施方式涉及的軸承部件的制造方法具有以下工序:鑄造工序:得 到含有上述（1)或(2)所述的化學成分的鋼坯;加熱工序:將所述鋼坯加熱至900 °C~1300 °C 的溫度；熱乳工序:通過在850°C以下的精乳溫度下對所述加熱工序后的所述鋼坯實施熱 車L，得到熱乳線材;卷取工序:在800°C以下的卷取溫度下對所述熱乳工序后的所述熱乳線 材進行卷取;冷卻工序:在所述卷取工序后以3.0°C/秒以下的冷卻速度將所述熱乳線材冷 卻到600°C，使所述熱乳線材的組織成為珠光體;拉絲加工工序：以總斷面收縮率50%以上 對所述冷卻工序后的所述熱乳線材實施拉絲加工;球化熱處理工序:在650°C以上且750°C 或A1 - 5°C中的較低者的溫度以下，對所述拉絲加工工序后的所述熱乳線材進行保持0.5~ 5小時的球化熱處理，得到軸承部件用鋼材;成形工序:對所述球化熱處理工序后的所述軸 承部件用鋼材進行粗成形;淬火處理工序:將所述成形工序后的所述軸承部件用鋼材加熱 至800 °C~890 °C而進行淬火處理；回火工序:在250 °C以下對所述淬火處理工序后的所述軸 承部件用鋼材進行回火處理；以及精加工工序:通過對所述回火處理工序后的所述軸承部 件用鋼材進行精加工而得到軸承部件。這里，心是從所述化學成分預測^相變開始的溫度而 得到的值，其由下述式2算出。再者，[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[M 0]、[AlM[B]SW 質量％計的所述熱乳線材中的C含量、Si含量、Μη含量、Cu含量、Ni含量、Cr含量、Mo含量、A1 含量及B含量。
[0029] Ai = 750.8-26.6X [CJ + 17.6X [Si]-11.6 X [Mn]-22.9 X [Cu]-23.0 X [Ni] + 24.1X[Cr]+22.5X[Mo]-169.4X[Al]-894.7X[B] (式 2)
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的上述方式，通過控制原奧氏體的平均粒徑及殘留奧氏體量、球化滲 碳體的個數(shù)密度，在不實施滲碳處理、氮化處理及長時間的球化熱處理的情況下，通過球化 熱處理的次數(shù)為1次、且短時間的球化熱處理，可得到不僅在通常的環(huán)境下而且即使在混入 異物的環(huán)境下也具有優(yōu)異的滾動疲勞壽命的軸承部件。另外，通過控制金屬組織，可得到為 軸承部件的原料的軸承部件用鋼材。此外，根據(jù)本發(fā)明的上述方式，可制造上述部件和鋼 材。而且，通過在汽車及工業(yè)用機械等中應用上述方式的軸承部件，能夠實現(xiàn)機械的長壽命 化及降低制造成本。也就是說，本發(fā)明對工業(yè)的貢獻是非常顯著的。
【附圖說明】
[0032] 圖1是表示軸承部件的金屬組織的圖。
[0033] 圖2是表示軸承部件用鋼材的金屬組織的圖。
[0034]圖3是表示軸承部件用鋼材的球狀滲碳體的個數(shù)密度和軸承部件的原奧氏體的平 均粒徑的關系的圖。
[0035]圖4是表示軸承部件的原奧氏體的平均粒徑和殘留奧氏體量的關系的圖。
[0036] 圖5是表示軸承部件的殘留奧氏體量和混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命的關系 的圖。
[0037] 圖6是表示軸承部件的球狀滲碳體的個數(shù)密度和滾動疲勞壽命的關系的圖。
【具體實施方式】
[0038] 對于提高混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命，有效的方法是增加殘留奧氏體量及 控制球狀滲碳體的尺寸、個數(shù)密度。本發(fā)明人們對適當?shù)臍埩魥W氏體量及控制殘留奧氏體 量的制造條件進行了研究，得到以下的見識。再者，殘留奧氏體量(體積％)例如可通過利用 X射線衍射的殘留奧氏體γ (220)的衍射強度相對于馬氏體α(211)的衍射強度的比進行測 定。殘留奧氏體量(νγ量)例如可通過使用X射線衍射測定裝置(理學電氣制RAD-RU300)，使 用Co作為靶，將靶輸出功率設定為40kV-200mA，求出鋼板組織的X射線衍射峰值，用 Rietveld(日文原文為:1；一0卜)法通過計算求出理論強度比來進行測定。
[0039] 伴隨著殘留奧氏體量的增加，即使在混入異物的環(huán)境下，也能提高滾動疲勞壽命。 為了穩(wěn)定地得到此效果，必要的殘留奧氏體量以體積％計為18%以上。另一方面，如果殘留 奧氏體量以體積％計超過25%，則硬度下降，軸承部件的通常的滾動疲勞強度降低，尺寸的 時效變化增大，因而招致作為軸承部件的功能下降。所以，為了提高混入異物的環(huán)境下的軸 承部件的滾動疲勞壽命，將殘留奧氏體量以體積％計控制在18%~25%是必要的。
[0040] 淬火處理時，為了增加殘留奧氏體量，使奧氏體相穩(wěn)定化是必要的。此外，馬氏體 轉變開始溫度(Ms點）的低溫化是有效的。Ms點受到奧氏體相中的C、Si、Mn等元素的固溶量 的影響，特別是被奧氏體相中固溶的C量大大影響。但是，如果為了使固溶的C量增加而提高 淬火處理的加熱溫度，則原奧氏體的平均粒徑粗大化。而且，固溶在淬火處理后的馬氏體中 的C量增加。因此，軸承部件的滾動疲勞壽命及韌性下降。
[0041] 因而，本發(fā)明人們著眼于利用晶粒的微細化使奧氏體相穩(wěn)定化并進行了研究。其 結果是，得到下述的見識。
[0042] 首先，通過對珠光體組織的熱乳線材(珠光體鋼)進行拉絲加工，導入加工應變。接 著，在比以往低的溫度下對拉絲加工后的熱乳線材實施球化熱處理。得知通過該球化熱處 理可使球狀滲碳體微細分散。而且，得知通過使球狀滲碳體微細分散，對于球化熱處理后的 軸承部件用鋼材，可使淬火處理后的原奧氏體的平均粒徑微細化。
[0043] 此外，本發(fā)明人們發(fā)現(xiàn):通過使軸承部件的原奧氏體平均粒徑在6.Ομπι以下，可將 殘留奧氏體量控制在18%~25%。
[0044] 為使原奧氏體的平均粒徑微細化，優(yōu)選對拉絲加工時的總斷面收縮率及球化熱處 理的加熱溫度進行控制。此外，優(yōu)選在通過這些控制使球狀滲碳體微細析出后進行淬火處 理。具體地講，在對熱乳線材(珠光體鋼)實施了總斷面收縮率50%以上的拉絲加工后，在 650Γ以上且750?；颚ˇ?- δΓ中的較低者的溫度以下的加熱溫度下進行了球化熱處理后， 以0.1°C/S以上的冷卻速度冷卻到400°C以下。接著，如果加熱至800°C~890°C而進行淬火 處理，則可將原奧氏體的平均粒徑控制在6. Ομπι以下，且可將殘留奧氏體量控制在18%~ 25% 〇
[0045] 再者，原奧氏體的平均粒徑可通過以下的方法得到。首先，在軸承部件的長度方向 的中心，通過研磨及腐蝕而在與長度方向垂直的C斷面出現(xiàn)原奧氏體晶界。接著，從C斷面的 中心以半徑3mm的范圍作為中心部，采用光學顯微鏡以400倍的視場拍攝該中心部。然后，從 拍攝的圖像利用JIS G 0551中規(guī)定的計數(shù)方法進行測定。再者，每個試樣進行各4個視場的 測定，將得到的4個視場的原奧氏體粒徑的平均值作為原奧氏體的平均粒徑。
[0046]在拉絲加工時的總斷面收縮率低于50%時，在球化熱處理時，滲碳體不能充分球 化，在軸承部件用鋼材的金屬組織中，粒徑為0.50μπι~3.0μπι的球狀滲碳體的個數(shù)密度下 降。其結果是，淬火處理后的軸承部件的原奧氏體平均粒徑粗大化，有時原奧氏體的平均粒 徑超過6. Ομπι。
[0047] 圖3中示出球化熱處理后的軸承部件用鋼材中的粒徑為0.50μπι~3. ΟΟμπι的球狀滲 碳體的個數(shù)密度和經(jīng)由其后的淬火處理及回火處理而得到的軸承部件的原奧氏體的平均 粒徑的關系。
[0048] 如圖3所示，在軸承部件用鋼材的球狀滲碳體(粒徑為0.5μηι~3. Ομπι)的個數(shù)密度 為2.0Χ106個/mm2以上時，淬火處理及回火處理后的軸承部件的原奧氏體的平均粒徑微細 化，達到6.Ομπι以下。這樣，軸承部件用鋼材的具有規(guī)定尺寸的球狀滲碳體的個數(shù)和軸承部 件的原奧氏體平均粒徑密切相關。
[0049] 此外，圖4中示出軸承部件的原奧氏體的平均粒徑和軸承部件的殘留奧氏體量的 關系。如圖4所示，在軸承部件中，如果原奧氏體的平均粒徑為6.Ομπι以下，則殘留奧氏體量 以體積％計為18%以上。另一方面，在軸承部件中，如果原奧氏體的平均粒徑超過6.Ομπι，則 殘留奧氏體量以體積％計減少至低于18%。
[0050] 圖5中示出軸承部件的殘留奧氏體量和混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命的關 系。如圖5所示，在軸承部件中，如果殘留奧氏體量以體積％計為18%以上，則混入異物的環(huán) 境下的軸承部件的滾動疲勞壽命良好。另一方面，如果殘留奧氏體量以體積％計低于18%， 則混入異物的環(huán)境下的軸承部件的滾動疲勞壽命下降。
[0051] 接著，對使淬火處理后的軸承部件中的平均粒徑為0.45μπι以下的球狀滲碳體的個 數(shù)密度增加的方法進行了研究。
[0052]如果微細且硬質的球狀滲碳體分散在鋼中，則有助于軸承部件的強化。因此，如果 規(guī)定尺寸的球狀滲碳體的個數(shù)密度增加，則軸承部件的滾動疲勞壽命及沖擊特性提高。根 據(jù)本發(fā)明人們的研究結果，得知:使球狀滲碳體的平均粒徑在〇.45μπι以下、使其個數(shù)密度在 0.45 X 106個/mm2以上是重要的。如果球狀滲碳體的個數(shù)密度低于0.45 X 106個/mm2，則軸承 部件的滾動疲勞壽命下降。球狀滲碳體的個數(shù)密度更優(yōu)選為0.5X10 6個/mm2以上。
[0053]此外，如果軸承部件中的球狀滲碳體的平均粒徑超過0.45μπι，則促進疲勞裂紋的 發(fā)生及擴展。因此，將軸承部件中的球狀滲碳體的平均粒徑規(guī)定為0.45μπι以下是必要的。另 一方面，考慮到通常的作業(yè)條件，難以使其低于Ο.ΙΟμπι。
[0054] 球狀滲碳體通常在淬火處理時在加熱至Μ點以上時固溶在母相即奧氏體相中，因 此軸承部件的球狀滲碳體的個數(shù)密度相對于作為原料的軸承部件用鋼材減少。如果將淬火 處理的加熱溫度設定為低溫，則軸承部件的球狀滲碳體的個數(shù)密度增加，但軸承部件的殘 留奧氏體量降低。所以，混入異物的環(huán)境下的軸承部件的滾動疲勞壽命下降。
[0055] 可是，本發(fā)明人們發(fā)現(xiàn):通過在淬火處理前的軸承部件用鋼材中使粒徑為0.5μπι~ 3. Ομπι的球狀滲碳體)的個數(shù)密度增加至2.0Χ106個/mm2以上，能夠在淬火處理后的軸承部 件中，確保具有平均粒徑為〇. 45μπι以下的尺寸的球狀滲碳體的個數(shù)密度在0.45 X 106個/mm2 以上。
[0056] 圖6中示出軸承部件的具有規(guī)定尺寸的球狀滲碳體的個數(shù)密度和軸承部件的滾動 疲勞壽命的關系。如圖6所示，如果平均粒徑為0.45μπι以下的球狀滲碳體的個數(shù)密度為0.45 Χ106個/mm2以上，則軸承部件的滾動疲勞壽命良好。
[0057] 具有規(guī)定尺寸的球狀滲碳體的個數(shù)密度可按以下求出。在長度方向中心，以與長 度方向垂直的斷面將軸承部件用鋼材及軸承部件切斷。對切斷后的C斷面進行鏡面研磨，用 掃描電子顯微鏡(SEM)，以5000倍觀察C斷面的中心部，拍攝10個視場的照片。然后，在各視 場測定規(guī)定尺寸的球狀滲碳體的個數(shù)，將其個數(shù)除以視場面積，求出具有規(guī)定尺寸的球狀 滲碳體的個數(shù)密度。再者，所謂C斷面的中心部為從C斷面的中心點的半徑3mm的圓區(qū)域，觀 察視場為〇. 〇2mm2。
[0058]接著對本實施方式涉及的軸承部件的金屬組織進行說明。本實施方式涉及的軸承 部件的金屬組織為殘留奧氏體、球狀滲碳體及馬氏體。圖1中示出本實施方式涉及的軸承部 件的金屬組織的SEM照片。圖1的SEM照片為球狀滲碳體2在馬氏體1中析出的組織。殘留奧氏 體因不能用SEM觀察，所以采用X衍射法(XRD)，通過與馬氏體的衍射強度比來求出。
[0059] 在本實施方式涉及的軸承部件的金屬組織中，殘留奧氏體以體積％計為18%~ 25%。馬氏體及球狀滲碳體的合計是以體積率計為從整體體積中減去殘留奧氏體，優(yōu)選為 75% ~82%〇
[0060] 接著對本實施方式涉及的軸承部件用鋼材的金屬組織進行說明。本實施方式涉及 的軸承部件用鋼材的金屬組織含有球狀滲碳體及鐵素體。但是，為了得到軸承部件的滾動 疲勞壽命和硬度，優(yōu)選為在軸承部件用鋼材中不含球狀滲碳體及鐵素體以外的組織的情 況。圖2中示出本實施方式涉及的球化熱處理后的軸承部件用鋼材的金屬組織的SEM照片。 圖2的SEM照片為球狀滲碳體5在鐵素體4中析出的組織。
[0061] 以下，就本實施方式涉及的軸承部件及軸承部件用鋼材的基本元素的化學組成， 對數(shù)值限定范圍和其限定理由進行說明。這里，記載的％為質量％。
[0062] C:0.95% ~1.10%
[0063] C(碳)是提高強度的元素。在C含量低于0.95%時，不能提高軸承部件的強度及混 入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命。另一方面，如果C含量超過1.10%，則碳化物粗大化，此外 殘留奧氏體量過多，不僅軸承部件的硬度下降，而且尺寸的時效變化(時效劣化)增大。因 此，將C含量規(guī)定為0.95 %~1.10%。為了更可靠地得到提高滾動疲勞壽命的效果，C含量優(yōu) 選為0.96%~1.05%，更優(yōu)選為0.97%~1.03%。
[0064] Si:0.10% ~0.70%
[0065] Si(硅)是提高強度且作為脫氧劑發(fā)揮作用的元素。在Si含量低于0.10%時，不能 得到這些效果。另一方面，如果Si含量超過0.70 %，則鋼材中產(chǎn)生Si02系夾雜物，使軸承部 件的滾動疲勞壽命降低。因此，將Si含量規(guī)定為0.10%~0.70 %。為了更可靠地不使?jié)L動疲 勞壽命下降，Si含量優(yōu)選為0.12%~0.56%。更優(yōu)選為0.15%~0.50%。
[0066] Mn:0.20% ~1.20%
[0067] Μη(錳)是作為脫氧劑及脫硫劑發(fā)揮作用的元素。另外，對于確保鋼的淬透性及殘 留奧氏體量也是有用的元素。在Μη含量低于0.20%時，脫氧不充分，生成氧化物，使軸承部 件的滾動疲勞壽命降低。另一方面，如果Μη含量超過1.20%，則在熱乳后的冷卻時產(chǎn)生馬氏 體等過冷組織，因此成為拉絲加工時生成空隙的原因。另外，如果Μη含量超過1.20%，則殘 留奧氏體量過多，使軸承部件的硬度下降。因此，將Μη含量規(guī)定為0.20%~1.20%。為了更 可靠地進行脫氧，不使?jié)L動疲勞壽命降低，Μη含量優(yōu)選為0.21 %~1.15 %。更優(yōu)選為0.25% ~1.00%〇
[0068] Cr:0.90% ~1.60%
[0069] Cr(鉻)是提高鋼材的淬透性的元素。另外，對于促進碳化物的球化、且增加碳化物 量也是非常有效的元素。如果Cr含量低于0.90%，則奧氏體中固溶的C量增加，在軸承部件 中過剩地生成殘留奧氏體。另一方面，如果Cr含量超過1.60 %，則淬火時抑制碳化物的溶 解，招致殘留奧氏體量的下降及軸承部件硬度的下降。因此，將Cr含量規(guī)定為0.90%~ 1.60%。為了更可靠地提高軸承部件的滾動疲勞壽命，Cr含量優(yōu)選為0.91 %~1.55%。更優(yōu) 選為1.10%~1.50%，進一步優(yōu)選為1.30%~1.50%。
[0070] Α1:0·010% ~0.100%
[0071] Α1(鋁)是脫氧元素。如果Α1含量低于0.010%，則由于脫氧不充分，氧化物析出，所 以軸承部件的滾動疲勞壽命降低。另一方面，如果Α1含量超過0.100%，則發(fā)生Α10系夾雜 物，使軸承部件用鋼材的拉絲加工性降低或使軸承部件的滾動疲勞壽命下降。因此，將Α1含 量規(guī)定為0.010%~0.100%。為了更可靠地不使?jié)L動疲勞壽命下降，Α1含量優(yōu)選為0.015% ~0.078%，更優(yōu)選為0.018%~0.050%。
[0072] Ν:0.003%~0.030%
[0073] Ν與Α1及Β形成氮化物。這些氮化物作為釘扎粒子發(fā)揮作用，使晶粒細?；?。因此，Ν (氮)是抑制晶粒粗大化的元素。在Ν含量低于0.003%時，不能得到此效果。另一方面，如果Ν 含量超過0.030 %，則生成粗大的夾雜物，使?jié)L動疲勞壽命下降。因此，將Ν含量規(guī)定為 0.003 %~0.030%。為了更可靠地不使?jié)L動疲勞壽命下降，Ν含量優(yōu)選為0.005 %~ 0.029%。更優(yōu)選為0.009% ~0.020%。
[0074] Ρ:〇·〇25% 以下
[0075] Ρ(磷）是不可避免地含有的雜質。如果Ρ含量超過0.025%，則向奧氏體晶界偏析， 使奧氏體晶界脆化，使軸承部件的滾動疲勞壽命降低。因此，將Ρ含量限制在0.025%以下。 為了更可靠地不使?jié)L動疲勞壽命降低，也可以將Ρ含量限制在0.020%以下，進一步限制在 0.015 %以下。此外，由于Ρ含量越少越優(yōu)選，所以上述限制范圍中包含0 %。但是，使Ρ含量達 到0%在技術上是不容易的。因此，從煉鋼成本的觀點出發(fā)，也可以將Ρ含量的下限值規(guī)定為 0.001 %?？紤]到通常的作業(yè)條件，Ρ含量優(yōu)選為0.004 %~0.012 %。
[0076] S:0.025% 以下
[0077] S(硫)是不可避免地含有的雜質。如果S含量超過0.025%，則形成粗大的MnS，使軸 承部件的滾動疲勞壽命降低。因此，將S含量限制在0.025%以下。為了更可靠地不使?jié)L動疲 勞壽命降低，也可以將S含量限制在0.020%以下，進一步限制在0.015%以下。由于S含量越 少越優(yōu)選，所以上述限制范圍包含0%。但是，使S含量達到0%在技術上是不容易的。因此， 從煉鋼成本的觀點出發(fā)，也可以將S含量的下限值規(guī)定為0.001%?？紤]到通常的作業(yè)條件， S含量優(yōu)選為0.003 %~0.011 %。
[0078] 0:0.0010% 以下
[0079] 0(氧)是不可避免地含有的雜質。如果0含量超過0.0010%，則形成氧化物系夾雜 物，使軸承部件的滾動疲勞壽命降低。因此，將0含量限制在0.0010 %以下。由于〇含量越少 越優(yōu)選，所以上述限制范圍包含〇%。但是，使〇含量達到〇%在技術上是不容易的。因此，從 煉鋼成本的觀點出發(fā)，也可以將〇含量的下限值規(guī)定為0.0001 %?？紤]到通常的作業(yè)條件，〇 含量優(yōu)選為0.0005%~0.0010%。
[0080] 除了上述的基本成分及雜質元素以外，在本實施方式涉及的軸承部件中，也可以 進一步選擇性地添加 Mo、B、Cu、Ni及Ca中的至少1種以上。在此種情況下，可選擇用于提高淬 透性的Mo、B、Cu及Ni和用于使夾雜物微細化的Ca中的1種以上。這些化學元素由于在軸承部 件用鋼材及軸承部件中不一定需要添加，所以這些化學元素的下限都為〇%，沒有限制。 [0081 ]以下，對這些成分的優(yōu)選范圍和其理由進行說明。這里，記載的％為質量％。
[0082] Μ〇:0·25% 以下
[0083] Mo是提高淬透性的元素。此外，還具有使實施了淬火的鋼材的晶界強度提高而使 韌性提高的作用。在想更可靠地確保淬透性和韌性的情況下，優(yōu)選將Mo含量規(guī)定為0.01 % 以上。但是，如果Mo含量超過0.25 %，則這些效果飽和。因此，Mo含量優(yōu)選為0.01 %~ 0·25%。舭含量更優(yōu)選為0·01 %~23%，進一步優(yōu)選為0· 10%~23%。
[0084] Β:0·0050% 以下
[0085] Β是以微量提高淬透性的元素。此外，還具有對淬火時的奧氏體晶界中的Ρ及S的偏 析進行抑制的效果。在想得到這樣的效果的情況下，優(yōu)選將Β含量規(guī)定為0.0001 %以上。但 是，如果Β含量超過0.0050%，則這些效果飽和。因此，Β含量優(yōu)選為0.0001 %~0.0050% A 含量更優(yōu)選為0.0003 %~0.0050 %。進一步優(yōu)選為0.0005 %~0.0025 %，最優(yōu)選為 0.0010%~0.0025%。
[0086] Cu:1.0% 以下
[0087] Cu是提高淬透性的元素。在想更可靠地確保淬透性的情況下，優(yōu)選將Cu含量規(guī)定 為0.05%以上。但是，如果Cu含量超過1.0%，則此效果飽和，而且使熱加工性降低。因此，Cu 含量優(yōu)選為〇 . 05 %~1.0 %。Cu含量更優(yōu)選為0.10 %~0.50 %，進一步優(yōu)選為0.19 %~ 0.31%〇
[0088] Ni :3.0% 以下
[0089] Ni是提高淬透性的元素。此外，還具有使實施了淬火的鋼材的韌性提高的作用。在 想更可靠地確保淬透性和韌性的情況下，優(yōu)選將Ni含量規(guī)定為0.05%以上。但是，如果Ni含 量超過3.0%，則此效果飽和。因此，Ni含量優(yōu)選為0.05 %~3.0%含量更優(yōu)選為0.10% ~1.5%，進一步優(yōu)選為0.21 %~1.2%，最優(yōu)選為0.21 %~1.0%。
[0090] Ca:0.0015% 以下
[0091] Ca是在硫化物中固溶而形成CaS、使硫化物微細化的元素。在想通過硫化物的微細 化進一步提高滾動疲勞壽命的情況下，優(yōu)選將Ca含量規(guī)定為0.0003%以上。但是，如果Ca含 量超過0.0015%，則此效果飽和。另外，因氧化物系夾雜物粗大化而招致滾動疲勞壽命下 降。因此，Ca含量優(yōu)選為0.0003%~0.0015% 〇Ca含量更優(yōu)選為0.0003%~0.0011%，進一 步優(yōu)選為〇. 0005 %~0.0011 %。
[0092] 本實施方式涉及的軸承部件及軸承部件用鋼材含有上述成分，化學組成的剩余部 分實質上由鐵及不可避免的雜質構成。
[0093] 接著對本實施方式涉及的軸承部件的金屬組織進行說明。
[0094] 本實施方式涉及的軸承部件的金屬組織為殘留奧氏體、球狀滲碳體及馬氏體。 [0095]其中，殘留奧氏體量以體積％計為18%~25%。為了在混入異物的環(huán)境下也能提 高滾動疲勞壽命，需要將殘留奧氏體量規(guī)定為18%~25%、將球狀滲碳體的平均粒徑規(guī)定 為0.45μπι以下、將球狀滲碳體的個數(shù)密度規(guī)定為0.45 X 106個/mm2以上。優(yōu)選將球狀滲碳體 的個數(shù)密度規(guī)定為0.5 X 106個/mm2以上。再者，球狀滲碳體的個數(shù)密度的上限沒有特別的限 定，但從制造上的制約及確保滾動疲勞壽命的觀點出發(fā)，優(yōu)選為1.0 X 1〇6個/_2。此外，即使 球狀滲碳體的平均粒徑過剩地微細化，提高疲勞壽命的效果也低，并且制造困難。因此，軸 承部件中的球狀滲碳體的平均粒徑優(yōu)選為〇.25μπι以上。也就是說，本實施方式涉及的軸承 部件的球狀滲碳體的優(yōu)選的平均粒徑為〇. 25μπι~0.45μπι。
[0096] 再者，球狀滲碳體的平均粒徑可按以下方法得到。首先，在軸承部件的長度方向的 中心，以與長度方向垂直的斷面(C斷面)進行切斷。從該C斷面的中心將半徑3_的范圍作為 中心部，采用SEM以2000倍的視場拍攝該中心部。然后，從拍攝的圖像利用描圖板等映現(xiàn)球 狀滲碳體，通過對該板進行圖像解析，從而測定滲碳體的粒徑。再者，每個試樣進行各4個視 場的測定，將得到的4個視場的球狀滲碳體粒徑的平均值作為球狀滲碳體的平均粒徑。
[0097] 此外，為了確保殘留奧氏體量，而將本實施方式涉及的軸承部件的原奧氏體的平 均粒徑規(guī)定為6. Own以下。如果原奧氏體的平均粒徑超過6. Ομπι，則不能得到必要的殘留奧 氏體量。另一方面，為了使軸承部件中的原奧氏體的平均粒徑微細化到3.Ομπι以下，必須提 高制造負載。因此，優(yōu)選將軸承部件中的原奧氏體的平均粒徑規(guī)定為3.Own以上。也就是說， 本實施方式涉及的軸承部件的原奧氏體的平均粒徑優(yōu)選為3. Ομπι~6. Ομπι。
[0098] 接著，對成為本實施方式涉及的軸承部件的原料的軸承部件用鋼材的金屬組織進 行說明。
[0099] 本實施方式涉及的軸承部件用鋼材的金屬組織含有球狀滲碳體及鐵素體。其中， 粒徑為0.5μηι~3. Ομπι的球狀滲碳體的個數(shù)密度為2.0 X 106個/mm2以上。在軸承部件用鋼材 中，如果具有規(guī)定尺寸的球狀滲碳體的個數(shù)密度低于2.0 X 106個/mm2，則淬火及回火處理后 的軸承部件的球狀滲碳體減少，軸承部件的滾動疲勞壽命降低。再者，球狀滲碳體的個數(shù)密 度的上限沒有特別的限定，但從制造上的制約及確保滾動疲勞壽命的觀點出發(fā)，優(yōu)選為5.0 X106f/mm2〇
[0100] 接著，對為軸承部件用鋼材的原料的熱乳線材的組織進行說明。
[0101]熱乳線材具有與軸承部件相同的化學組成。而且，優(yōu)選具有包含珠光體和以面積 率計為5%以下的初析滲碳體的組織。如果金屬組織中存在馬氏體等過冷組織，則在拉絲加 工時不能均勻地變形，有時成為斷絲的主要原因。因此，優(yōu)選熱乳線材的組織不具有馬氏體 而主要具有珠光體。
[0102] 此外，珠光體塊(block)的尺寸與延展性具有非常密切的相關關系。也就是說，通 過使珠光體微細化而使拉絲加工性提高。因此，優(yōu)選將珠光體塊的平均粒徑（當量圓直徑） 規(guī)定為15M1以下。如果珠光體塊的平均粒徑超過15μπι，則有時不能得到提高拉絲加工性的 效果。另一方面，有時工業(yè)上難以使珠光體塊粒徑為Ιμπι以下。因此，珠光體塊粒徑優(yōu)選為1μ m~15ym，更優(yōu)選為lym~1 Oym。
[0103] 珠光體塊的平均粒徑(當量圓直徑)可采用電子背散射衍射裝置(EBSD)進行測定。
[0104] 此外，一般來講初析滲碳體的塑性變形能小。因此，通過拉絲加工而被切斷，成為 形成空隙的主要原因。只要初析滲碳體的面積率低、厚度薄，就不妨礙拉絲加工性。所以，優(yōu) 選初析滲碳體的面積率為5 %以下，厚度為1. Ομπι以下。更優(yōu)選初析滲碳體的面積率為3 %以 下、厚度為〇·8μηι以下。
[0105]初析滲碳體的面積率及厚度可通過SEM觀察進行測定。
[0106] 通過滿足上述的化學成分和金屬組織，能夠得到即使在混入異物的環(huán)境下也具有 優(yōu)異的滾動疲勞壽命的軸承部件。要得到上述的軸承部件，只要采用后述的制造方法制造 軸承部件即可。
[0107] 接著，對本實施方式涉及的軸承部件及軸承部件用鋼材的優(yōu)選的制造方法進行說 明。
[0108] 本實施方式涉及的軸承部件可按以下進行制造。
[0109] 再者，以下說明的軸承部件的制造方法、為其原料的軸承部件用鋼材、為該軸承部 件用鋼材的原料的熱乳線材的制造方法是用于得到本發(fā)明的軸承部件的一個例子，并不限 定于以下的步驟及方法，只要是能夠實現(xiàn)本發(fā)明的構成的方法，可采用任何方法。
[0110] 關于為軸承部件用鋼材的原料的熱乳線材的制造方法，可采用通常的制造條件。
[0111] 例如，熔煉、鑄造用通常方法調整了成分組成的鋼，根據(jù)需要實施均熱處理、開坯， 形成鋼坯。接著，對得到的鋼坯進行加熱，實施熱乳。然后，在卷取成環(huán)狀后進行冷卻。
[0112] 經(jīng)由以上工序，可制造為本實施方式涉及的軸承部件用鋼材的原料的熱乳線材。 [0113]在鑄造工序中，鑄造方法沒有特別的限定，可以采用真空鑄造法或連續(xù)鑄造法等。
[0114] 此外，根據(jù)需要對鑄造工序后的鑄坯實施的均熱處理（均熱擴散處理），是用于減 輕鑄造等中發(fā)生的偏析的熱處理。經(jīng)由這些工序得到的鋼坯一般稱為方坯。
[0115] 再者，均熱處理的加熱溫度優(yōu)選為1100 °C~1200 °C。此外，保持時間優(yōu)選為10小時 ~20小時。
[0116] 接著，作為熱乳前的加熱工序，對鋼坯進行加熱。優(yōu)選將鋼坯的加熱溫度規(guī)定為 900 Γ ~1300。。。
[0117] 然后，作為熱乳工序，對上述鋼坯進行熱乳。在熱乳工序中，優(yōu)選將精乳溫度規(guī)定 為850 °C以下。
[0118] 通過將精乳溫度規(guī)定為850°C以下，可使初析滲碳體分散析出，由此能夠降低初析 滲碳體厚度，且能夠使相變時的珠光體的成核點增加，使珠光體塊微細化。更優(yōu)選的精乳溫 度為800°C以下。另一方面，如果精乳溫度低于650°C，則有時不能使珠光體塊微細化。所以， 精乳溫度優(yōu)選為650 °C以上。
[0119] 熱乳中的鋼坯的溫度可用放射溫度計進行測定。
[0120] 為軸承部件用鋼材的原料的經(jīng)由熱乳工序的鋼材、即精乳后的鋼材一般稱為熱乳 線材。
[0121] 熱乳工序結束后即精乳后，在800 °C以下將熱乳線材卷取成環(huán)狀。該工序一般稱為 卷取工序。
[0122] 在卷取工序中，如果卷取溫度高，則有時奧氏體晶粒生長，珠光體塊變得粗大。因 此，卷取溫度優(yōu)選為800°C以下。更優(yōu)選的卷取溫度為770°C以下。另一方面，如果卷取溫度 低于650°C，則有時發(fā)生斷絲。所以，卷取溫度優(yōu)選為650°C以上。
[0123] 再者，在熱乳工序結束后，也可以具有根據(jù)需要進行冷卻的卷取前冷卻工序。
[0124] 卷取工序后，將乳制線材冷卻到600°C。該工序一般稱為冷卻工序。
[0125] 優(yōu)選將到600 °C的冷卻速度規(guī)定為0.5 °C /s~3.0 °C /s。
[0126] 如果在卷取后將乳制線材冷卻到600 °C，則向珠光體的相變結束。卷取后的冷卻速 度有時影響從奧氏體向珠光體的相變。因此，為了抑制馬氏體及貝氏體等過冷組織的析出， 卷取后的冷卻速度優(yōu)選為3.0°C/s以下。更優(yōu)選為2.3°C/s以下。另一方面，卷取后的冷卻速 度有時還影響初析滲碳體的析出。因此，為了抑制初析滲碳體的過剩的析出及粗大化，優(yōu)選 將卷取后的冷卻速度規(guī)定為〇.5°C/s以上。更優(yōu)選為0.8°C/s以上。
[0127] 通常的軸承部件的制造方法在拉絲加工前具有球化熱處理工序，但本實施方式涉 及的軸承部件用鋼材沒有拉絲加工前的球化熱處理工序。也就是說，不對經(jīng)由上述工序得 到的熱乳線材實施球化熱處理，而直接實施總斷面收縮率50%以上的拉絲加工。而且，在拉 絲加工后，在650 °C以上且750 °C或六!點一 5 °C中的較低者的溫度以下進行球化熱處理，由此 制造軸承部件用鋼材。
[0128] 然后，在將得到的軸承部件用鋼材成形后，進行淬火處理、回火處理，得到軸承部 件。
[0129] 如果對為軸承部件用鋼材的原料的熱乳線材進行總斷面收縮率50%以上的拉絲 加工，則通過導入的應變促進球化熱處理時的滲碳體的球化。因而，滲碳體在低溫下以短時 間球化，且能夠使軸承部件用鋼材的球狀滲碳體的平均粒徑微細化，并能夠提高個數(shù)密度。 如此制造的軸承部件用鋼材因球狀滲碳體的個數(shù)充分而能夠使淬火時的奧氏體的平均粒 徑微細化。而且，通過使奧氏體的平均粒徑微細化，能夠確保軸承部件的殘留奧氏體量，并 使軸承部件的原奧氏體粒徑也微細化。
[0130]如果總斷面收縮率低于50%，則不能在軸承部件用鋼材中確保規(guī)定量的殘留奧氏 體，而且，滲碳體的球化不充分，有時不能使軸承部件的原奧氏體微細化。另一方面，如果總 斷面收縮率超過97%，則有在拉絲加工時發(fā)生斷絲的顧慮。因此，優(yōu)選將總斷面收縮率規(guī)定 為 50%~97%。
[0131] 對于拉絲加工后的球化熱處理的加熱溫度，為了使軸承部件用鋼材的球狀滲碳體 的個數(shù)密度增加，而規(guī)定為低于750°C且^一5°(：以下。此外，將球化熱處理次數(shù)規(guī)定為1次。
[0132] 如果在750°C以上或超過Αχ + δΓ的高溫下進行球化熱處理，則軸承部件用鋼材的 球狀滲碳體的個數(shù)密度降低。另外，在軸承部件用鋼材中，因產(chǎn)生向奧氏體的相變，而有時 線徑的變化增大。因此，優(yōu)選在750?；騘一5°(：中的較低者的溫度以下進行加熱。
[0133] 另一方面，如果拉絲加工后的球化熱處理的加熱溫度低于650°C，則在軸承部件用 鋼材中，滲碳體的球化不充分，以珠光體的原樣殘存。因此，在淬火時，有奧氏體粒徑粗大 化、硬度上升、軸承部件的加工性下降的顧慮。所以，拉絲加工后的球化熱處理的加熱溫度 優(yōu)選為650°C以上。
[0134] 也就是說，球化熱處理的加熱溫度為大于等于650 °C且小于等于750 °C或Ai -5 °C 這兩者中的較低者的溫度。
[0135] 再者，^為^相變開始的溫度，單位為攝氏溫度（°C)。此外，六:可以根據(jù)下述式1并 基于化學成分而容易地算出。
[0136] 再者，式中的[(：]、[51]、[111]、[01]、[附]、[0]、[10]、[厶1]及[8]是以質量％計的 熱乳線材中的C含量、Si含量、Μη含量、Cu含量、Ni含量、Cr含量、Mo含量、A1含量及B含量。
[0137] Ai = 750.8-26.6X [CJ + 17.6X [Si]-11.6 X [Mn]-22.9 X [Cu]-23.0 X [Ni] + 24.1X[Cr]+22.5X[Mo]-169.4X[Al]-894.7X[B] (式1)
[0138] 此外，在球化熱處理中，在上述溫度下保持0.5~5小時。在保持時間低于0.5小時 時球化不足，如果超過5小時，則有時規(guī)定的球狀滲碳體的個數(shù)密度降低。
[0139] 在將球化熱處理后的軸承部件用鋼材成形(粗成形)后進行淬火處理。對于球化熱 處理后的淬火處理時的淬火的加熱溫度，為了使某一定量的滲碳體固溶在奧氏體中，而優(yōu) 選規(guī)定為820°C以上。如果淬火的加熱溫度低于820°C，則不能使?jié)B碳體充分固溶于奧氏體 中，有時軸承部件的硬度降低。另一方面，如果淬火的加熱溫度超過890°C，則有軸承部件中 的原奧氏體的平均粒徑粗大化的顧慮。因此，優(yōu)選將淬火的加熱溫度規(guī)定為820°C~890°C。
[0140] 此外，淬火處理中的保持時間優(yōu)選為0.5~2小時。在保持時間低于0.5小時時，滲 碳體在奧氏體中的固溶不足，如果超過2小時，則滲碳體分解，C過剩地向奧氏體固溶，有軸 承部件中的殘留奧氏體增加或原奧氏體的平均粒徑粗大化的可能性。
[0141] 為確保韌性及調整硬度，回火處理時的回火溫度優(yōu)選為150°C以上。如果回火溫度 低于150°C，則有時不能確保軸承部件的韌性。另一方面，如果回火溫度超過250°C，則有軸 承部件的硬度降低、滾動疲勞壽命下降的顧慮。因此，優(yōu)選將回火溫度規(guī)定為150°C~250 Γ。
[0142] 此外，回火處理時的保持時間優(yōu)選為0.5~3小時。在保持時間低于0.5小時時，有 時不能確保軸承部件的韌性，如果超過3小時，即使進行回火，特性也無變化，只降低生產(chǎn) 率。
[0143] 通過對該回火處理后的軸承部件用鋼材實施精加工，可得到軸承部件。
[0144] 通過采用上述的本發(fā)明的優(yōu)選的制造方法，可使軸承部件的金屬組織及軸承部件 用鋼材的金屬組織在本發(fā)明范圍內(nèi)。
[0145] 實施例
[0146] 以下，通過列舉本發(fā)明的軸承部件的實施例，對本實施方式涉及的軸承部件的效 果更具體地進行說明。但是，實施例中的條件是為確認本發(fā)明的可實施性及效果而采用的 一個條件例，本發(fā)明并不限定于下述實施例。也可以在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下，只要 達到本發(fā)明的目的，在符合主旨的范圍內(nèi)適當?shù)丶右宰兏鼇韺嵤?。因而，本發(fā)明可采用多種 條件，這些都包含在本發(fā)明的技術特征中。
[0147] 通過對具有表1-1及表1-2所示的成分的線材及棒材進行熱處理及熱鍛造，形成具 有表2-1及表2-2所述的組織的熱乳線材。采用該熱乳線材，進行冷拉絲加工，直到直徑達到 Φ 10mm。接著，將拉絲加工過的熱乳線材切斷成長度方向的長度達到10mm(長度10mm)。然 后，對切斷的熱乳線材在表2-1及表2-2所述的球化溫度下實施0.5~3小時的球化熱處理， 由此調整為包含球狀滲碳體和鐵素體的組織，作為軸承部件用鋼材。將該軸承部件用鋼材 成形成Φ 9.5mm的球形。然后，在進行了淬火處理、回火處理后實施精加工，制造軸承部件。 在表2-1及表2-2所述的淬火溫度下進行淬火處理，將淬火處理的保持時間規(guī)定為60分鐘， 將冷卻規(guī)定為油冷。接著，在表2-1及表2-2所述的回火溫度下進行回火處理，將回火的保持 時間規(guī)定為90分鐘。表2中示出熱乳線材的組織、拉絲加工時的斷面收縮率、淬火處理及回 火處理的溫度。
[0148] 熱乳線材的組織、軸承部件用鋼材及軸承部件的組織采用光學顯微鏡進行評價。 然后，采用SEM測定軸承部件的原奧氏體的平均粒徑(μπι)。此外，采用SEM進行軸承部件用鋼 材及軸承部件的球狀滲碳體的平均粒徑(μπι)及個數(shù)密度(個/mm 2)的測定。此外，在軸承部 件的殘留奧氏體量(體積％)的測定中，采用X射線衍射法。
[0149] 在軸承部件的滾動疲勞壽命的測定中，采用徑向型疲勞試驗機。
[0150]通常的滾動疲勞壽命只用潤滑油進行試驗。另外，將具有750Hv~800Hv的硬度且 粒徑為1 ΟΟμπι~180μπι的鐵粉1 g混入潤滑油1L中，在混入異物的環(huán)境下測定滾動疲勞壽命。 然后，對測定的滾動疲勞壽命通過韋布爾(Weibul 1)統(tǒng)計處理求出累積破損概率10 %的壽 命。在表2-1及表2-2中，以與SUJ2相同成分、用現(xiàn)行的制造方法制作的B1的壽命為基準，用 相對于該壽命的比表示通常及混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命。



[0155]表2-1及表2-2中示出原料的組織、制造方法、軸承部件的組織及滾動疲勞壽命的 評價結果。在表1-1及表2-1中，A1~A19在本發(fā)明的適當范圍內(nèi)，通常的滾動疲勞壽命比為 B1的1.5倍以上，混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命為B1的2倍以上，具有優(yōu)異的疲勞壽命。
[0156] 在本發(fā)明例中，軸承部件用鋼材的金屬組織都由球狀滲碳體及鐵素體構成。此外， 軸承部件的金屬組織都由球狀滲碳體及馬氏體構成。
[0157] 另一方面，A20~A38、B1、B2為比較例。A20~A38、B1、B2因沒有滿足本發(fā)明規(guī)定的 化學組成及軸承部件的組織中的任一方或雙方，而使?jié)L動疲勞壽命與以往同等，或比以往 差。
[0158] A20~A31中化學組成在本發(fā)明例的范圍外。A20因 C含量低而使軸承部件用鋼材中 的球狀滲碳體的個數(shù)密度降低。因此，在淬火時，奧氏體的平均粒徑粗大化，殘留奧氏體量 不足，軸承部件的混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命降低。此外，因 C含量低，即使在軸承部 件中球狀滲碳體的個數(shù)密度也不足。此外如果C量低，則因淬火時的強度減小，即使在通常 的環(huán)境下滾動疲勞壽命也降低。另一方面，A21中C含量過剩。因此，殘留奧氏體量及球狀滲 碳體的平均粒徑過剩，通常的滾動疲勞壽命沒有提高。
[0159] A23中Μη含量過剩。因此，起因于軸承部件用鋼材的馬氏體，拉絲時生成裂紋，在軸 承部件中，在通常及混入異物的環(huán)境下這兩者滾動疲勞壽命都降低。另外，因拉絲加工性降 低，而不能確保充分的拉絲加工量。因此，在球化熱處理中，球狀滲碳體的個數(shù)密度降低。所 以，不能確保良好的釘扎效應，淬火處理時奧氏體的平均粒徑粗大化。此外，因軸承部件用 鋼材的球狀滲碳體少，而使淬火后的軸承部件中的球狀滲碳體的個數(shù)密度不充分。此外，因 Μη含量過剩，而使Ms點降低，殘留奧氏體量過剩。因此，即使組織中沒有馬氏體，沒有生成裂 紋，滾動疲勞壽命也降低。A24中Μη含量低，殘留奧氏體量不足。因此，混入異物的環(huán)境下的 軸承部件的滾動疲勞壽命沒有提高。Α25因 Cr含量低而在淬火處理時滲碳體容易固溶，所以 球狀滲碳體的個數(shù)密度不足。另外，殘留奧氏體量過剩，軸承部件的滾動疲勞壽命降低。A27 因 Cr含量高而使?jié)B碳體穩(wěn)定化，在淬火處理時滲碳體沒有固溶，殘留奧氏體不足。因此，混 入異物的環(huán)境下的軸承部件的滾動疲勞壽命沒有提高。
[0160] A22中Si含量過剩，A26中A1含量過剩，A30中0含量過剩。都起因于夾雜物，通常及 混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命都比以往差。A28因 S含量過剩，起因于硫化物，而使通常 及混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命都比以往差。A31因 N含量過剩，起因于氮化物，而使通 常及混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命都比以往差。A29因 P含量過剩，晶界脆化，而使通常 及混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命都降低。
[0161] A32~A38雖然化學組成在本發(fā)明的范圍內(nèi)，但軸承部件的組織在本發(fā)明的范圍 外。A32及A33因拉絲加工的總斷面收縮率低，而在球化熱處理時，一部分珠光體組織沒有球 化，軸承部件用鋼材的球狀滲碳體的個數(shù)密度降低。因此，在淬火處理時，因奧氏體的平均 粒徑粗大化，而使殘留奧氏體量不足。而且，軸承部件的球狀滲碳體的個數(shù)密度也降低，混 入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命不充分。
[0162] A34因球化熱處理時的加熱溫度低，而在球化熱處理時，一部分珠光體組織沒有球 化，軸承部件用鋼材中的球狀滲碳體的個數(shù)密度降低。因此，在淬火處理時，因奧氏體的平 均粒徑粗大化，而使軸承部件的殘留奧氏體量降低。另外，軸承部件的球狀滲碳體的個數(shù)密 度也降低，混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命不充分。A35因球化熱處理時的溫度高，軸承 部件用鋼材中的球狀滲碳體的個數(shù)密度降低，而在淬火處理時，奧氏體的平均粒徑粗大化， 殘留奧氏體量降低。另外，因軸承部件的球狀滲碳體的個數(shù)密度降低，而使混入異物的環(huán)境 下的滾動疲勞壽命不充分。
[0163] A36因淬火時的加熱溫度低，而使固溶的C含量下降，殘留奧氏體量不足。因此，混 入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命不充分。A37因淬火的加熱溫度高，滲碳體過剩地固溶，而 使殘留奧氏體量過剩，球狀滲碳體的個數(shù)密度也降低。因此，通常的滾動疲勞壽命降低。
[0164] B1、B2是拉絲加工前實施了球化熱處理的現(xiàn)行材料。B1的軸承部件用鋼材的球狀 滲碳體的個數(shù)密度低。因此，淬火處理時的奧氏體的平均粒徑粗大化，殘留奧氏體量降低， 軸承部件的球狀滲碳體個數(shù)密度降低。而且，混入異物的環(huán)境下的滾動疲勞壽命也低。此 外，B2因 Μη含量增加等，而與B1相比殘留奧氏體量增加，但因軸承部件的球狀滲碳體的個數(shù) 密度低，所以通常的疲勞壽命特性不足。
[0165] 工業(yè)上的可利用性
[0166] 根據(jù)本發(fā)明的上述方式，為了確保優(yōu)異的拉絲加工性，抑制Μη含量而縮短球化熱 處理，能夠得到包括混入異物的環(huán)境下在內(nèi)的滾動疲勞壽命優(yōu)異的軸承部件，因此工業(yè)上 的可利用性尚。
[0167] 符號說明
[0168] 1:馬氏體
[0169] 2:球狀滲碳體
[0170] 4:鐵素體
[0171] 5:球狀滲碳體
【主權項】
1. 一種軸承部件，其特征在于，其化學成分以質量％計含有： C:0.95% ~1.10%、 Si:0.10% ~0.70%、 Mn:0.20% ~1.20%、 Cr:0.90% ~1.60%、 Α1:0·010% ~0.100%、 Ν:0.003%~0.030%， 將以下元素限制在： Ρ:0·025% 以下、 S:0.025% 以下、 0:0.0010% 以下， 而且任意地含有： Μ〇:0·25% 以下、 Β:0·0050% 以下、 Cu:1.0% 以下、 Ni:3.0% 以下、 Ca:0.0015% 以下， 剩余部分包含鐵及雜質； 金屬組織為殘留奧氏體、球狀滲碳體及馬氏體，所述殘留奧氏體的量以體積％計為 18%~25%，而且在所述金屬組織中，原奧氏體的平均粒徑為6.Ομπι以下，所述球狀滲碳體 的平均粒徑為〇. 45μπι以下，且所述球狀滲碳體的個數(shù)密度為0.45 X IO6個/mm2以上。2. 根據(jù)權利要求1所述的軸承部件，其特征在于，所述化學成分以質量％計含有以下元 素中的1種以上： Mo:0.01% ~0.25%、 Β:0·0001%~0.0050%、 Cu:0.1% ~1.0%、 Ni:1.0% ~3.0%、 Ca:0.0001%~0.0015%。3. -種軸承部件用鋼材，其特征在于，其化學成分以質量％計含有： C:0.95% ~1.10%、 Si:0.10% ~0.70%、 Mn:0.20% ~1.20%、 Cr:0.90% ~1.60%、 Α1:0·010% ~0.100%、 Ν:0.003%~0.030%， 將以下元素限制在： S:0.025% 以下、 Ρ:0·025% 以下、 0:0.0010% 以下， 而且任意地含有： Μ〇:0·25% 以下、 Β:0·0050% 以下、 Cu:1.0% 以下、 Ni:3.0% 以下、 Ca:0.0015% 以下， 剩余部分包含鐵及雜質； 金屬組織含有球狀滲碳體及鐵素體，在所述金屬組織中，粒徑為〇 . 5μπι~3 . Ομπι的所述 球狀滲碳體的個數(shù)密度為2.0 X IO6個/mm2以上。4. 根據(jù)權利要求3所述的軸承部件用鋼材，其特征在于，所述化學成分以質量％計含有 以下元素中的1種以上： Mo:0.01% ~0.25%、 Β:0·0001%~0.0050%、 Cu:0.1% ~1.0%、 Ni:1.0% ~3.0%、 Ca:0.0001%~0.0015%。5. -種軸承部件用鋼材的制造方法，其特征在于，其具有以下工序： 鑄造工序:得到含有權利要求3或4所述的化學成分的鋼坯； 加熱工序:將所述鋼坯加熱至900°C~1300°C的溫度； 熱乳工序:通過在850°C以下的精乳溫度下對所述加熱工序后的所述鋼坯實施熱乳，得 到熱乳線材； 卷取工序:在800°C以下的卷取溫度下對所述熱乳工序后的所述熱乳線材進行卷取； 冷卻工序:在所述卷取工序后以3. (TC/秒以下的冷卻速度將所述熱乳線材冷卻到600 °C，使所述熱乳線材的組織成為珠光體； 拉絲加工工序：以總斷面收縮率50%以上對所述冷卻工序后的所述熱乳線材實施拉絲 加工；以及 球化熱處理工序:在650 °C以上且750 °C或A1 - 5 °C中的較低者的溫度以下，對所述拉絲 加工工序后的所述熱乳線材進行保持0.5~5小時的球化熱處理，得到軸承部件用鋼材， 這里，A1是從所述化學成分預測^相變開始的溫度而得到的值，其由下述式1算出， 另外，[(：]、收]、[111]、[〇1]、[附]、[0]、[1〇]、以1]及[8]是以質量％計的所述熱乳線 材中的C含量、Si含量、Mn含量、Cu含量、Ni含量、Cr含量、Mo含量、Al含量及B含量， Ai = 750.8-26.6X[C]+17.6X [Si]-11.6X [Mn]-22.9X[Cu]-23.0X[Ni]+24.1X [Cr]+22.5X[Mo]-169.4X[Al]-894.7X[B] (式1)。6. -種軸承部件的制造方法，其特征在于，其具有以下工序： 鑄造工序:得到含有權利要求1或2所述的化學成分的鋼坯； 加熱工序:將所述鋼坯加熱至900°C~1300°C的溫度； 熱乳工序:通過在850°C以下的精乳溫度下對所述加熱工序后的所述鋼坯實施熱乳，得 到熱乳線材； 卷取工序:在800°C以下的卷取溫度下對所述熱乳工序后的所述熱乳線材進行卷??； 冷卻工序:在所述卷取工序后以3. (TC/秒以下的冷卻速度，將所述熱乳線材冷卻到600 °C，使所述熱乳線材的組織成為珠光體； 拉絲加工工序：以總斷面收縮率50%以上對所述冷卻工序后的所述熱乳線材實施拉絲 加工； 球化熱處理工序:在650 °C以上且750 °C或A1 - 5 °C中的較低者的溫度以下，對所述拉絲 加工工序后的所述熱乳線材進行保持0.5~5小時的球化熱處理，得到軸承部件用鋼材； 成形工序:對所述球化熱處理工序后的所述軸承部件用鋼材進行粗成形； 淬火處理工序:將所述成形工序后的所述軸承部件用鋼材加熱至800°C~890 °C而進行 淬火處理； 回火工序:在250°C以下對所述淬火處理工序后的所述軸承部件用鋼材進行回火處理； 以及 精加工工序:通過對所述回火處理工序后的所述軸承部件用鋼材進行精加工而得到軸 承部件， 這里，A1是從所述化學成分預測^相變開始的溫度而得到的值，其由下述式2算出， 再者，[(：]、[51]、[111]、[〇1]、[附]、[0]、[1〇]、[41]及[8]是以質量％計的所述熱乳線 材中的C含量、Si含量、Mn含量、Cu含量、Ni含量、Cr含量、Mo含量、Al含量及B含量， Ai = 750.8-26.6X[C]+17.6X [Si]-11.6X [Mn]-22.9X[Cu]-23.0X[Ni]+24.1X [Cr]+22.5X[Mo]-169.4X[Al]-894.7X[B] (式 2)。
【文檔編號】C21D9/40GK105899703SQ201580003908
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月9日
【發(fā)明人】坂本昌, 兒玉順, 兒玉順一, 根石豐
【申請人】新日鐵住金株式會社