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JP2018197371A - Bearing steel and bearing component - Google Patents

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JP2018197371A JP2017102021A JP2017102021A JP2018197371A JP 2018197371 A JP2018197371 A JP 2018197371A JP 2017102021 A JP2017102021 A JP 2017102021A JP 2017102021 A JP2017102021 A JP 2017102021A JP 2018197371 A JP2018197371 A JP 2018197371A
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Abstract

【課題】残留オーステナイト量と強度とを両立し、転動疲労寿命に優れる軸受部品が得られる、軸受用鋼を提供する。【解決手段】本発明による軸受用鋼は、質量%で、C:0.40〜1.00%、Si:0.75〜3.00%、Mn:0.30〜2.00%、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Cr:0.10〜1.60%、V:0.10%超〜1.00%、Al:0.010〜0.500%、及びN:0.015%以下を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)で定義されるMsが100〜220であり、式(2)で定義されるNfが0.5以下である化学組成を有する。Ms=539−423C−30Mn−11Si−12Cr−7Mo−18Ni−18Cu (1)Nf=(N/14)/(Al/27+Ti/46+Nb/93) (2)ここで、式(1)及び式(2)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。【選択図】なしThe present invention provides a bearing steel that can provide a bearing component that has both a retained austenite amount and strength and is excellent in rolling fatigue life. The bearing steel according to the present invention is, in mass%, C: 0.40 to 1.00%, Si: 0.75 to 3.00%, Mn: 0.30 to 2.00%, P : 0.015% or less, S: 0.015% or less, Cr: 0.10 to 1.60%, V: more than 0.10% to 1.00%, Al: 0.010 to 0.500%, And N: 0.015% or less, the balance being Fe and impurities, Ms defined by formula (1) is 100 to 220, and Nf defined by formula (2) is 0.5 or less Have a chemical composition of Ms = 539-423C-30Mn-11Si-12Cr-7Mo-18Ni-18Cu (1) Nf = (N / 14) / (Al / 27 + Ti / 46 + Nb / 93) (2) Here, the equations (1) and ( The element content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in 2). [Selection figure] None

Description

本発明は、軸受用鋼、及び、その軸受用鋼を用いて製造される軸受部品に関する。   The present invention relates to a bearing steel and a bearing component manufactured using the bearing steel.

軸受部品は、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。たとえば、転がり軸受部品は、長寿命化を達成するために次のとおり製造される。JIS規格に規定された高クロム軸受鋼SUJ2又は合金鋼SCM420に対して、焼入れ処理や浸炭処理を実施して、表層を高炭素のマルテンサイト組織とした中間品を製造する。中間品に対して焼戻し処理を実施して、転がり軸受部品を製造する。   Bearing parts are manufactured by subjecting bearing steel, which is a material, to hot working or cold working to form a part shape, and heat treatment such as quenching and tempering. For example, a rolling bearing part is manufactured as follows in order to achieve a long life. A high-chromium bearing steel SUJ2 or alloy steel SCM420 specified in the JIS standard is subjected to quenching or carburizing to produce an intermediate product having a high carbon martensite structure as a surface layer. Rolling bearing parts are manufactured by tempering intermediate products.

高炭素の鋼に焼入れ処理を施す際に、マルテンサイト変態が完了せず、一部に未変態の残留オーステナイトが残存することがある。近年、この残留オーステナイトが軸受部品の転動疲労寿命の向上に寄与するとの知見が得られている。   When quenching a high carbon steel, the martensitic transformation may not be completed, and untransformed retained austenite may remain in part. In recent years, the knowledge that this retained austenite contributes to the improvement of the rolling fatigue life of bearing parts has been obtained.

残留オーステナイトを活用して転動疲労寿命を改善する技術が、特開平7−278752号公報(特許文献1)、特開2007−231332号公報(特許文献2)、特開2007−100126号公報(特許文献3)、及び、特開2015−030899号公報(特許文献4)に開示されている。   Techniques for improving rolling fatigue life by utilizing retained austenite are disclosed in JP-A-7-278752 (Patent Document 1), JP-A-2007-231332 (Patent Document 2), and JP-A-2007-100126 ( Patent Document 3) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-030899 (Patent Document 4).

特許文献1に開示される軸受部材は、重量%で、C:0.5〜1.5%、V:0.05〜1.0%、O:0.0020%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成を有する。軸受部材の鋼組織は、鋼中の残留オーステナイト量が体積比にして10〜35%である。この軸受部材は、繰り返し応力負荷によるミクロ組織変化の遅延特性に優れる、と特許文献1には記載されている。   The bearing member disclosed in Patent Document 1 contains C: 0.5 to 1.5%, V: 0.05 to 1.0%, and O: 0.0020% or less by weight%, with the balance remaining. It has a component composition consisting of Fe and inevitable impurities. In the steel structure of the bearing member, the amount of retained austenite in the steel is 10 to 35% in volume ratio. Patent Document 1 describes that this bearing member is excellent in the delay characteristic of microstructure change due to repeated stress loading.

特許文献2に開示される鋼部材は、質量%で、C:0.7〜1.1%、Si:0.5〜2.0%、Mn:0.4〜2.5%、Cr:1.6〜5.0%、Mo:0.1〜0.5%未満、及びAl:0.010〜0.050%を含有し、不純物としてのSbの混入を0.0015%未満に抑え、残部がFe及び不可避不純物の成分組成を有する。鋼部材はさらに、焼入れ焼戻しが施されている。鋼部材の鋼組織は、表面から深さ5mmまでの部分において、残留セメンタイトの粒子径が0.05〜1.5μm、旧オーステナイト粒径が30μm以下、及び、残留オーステナイト量が体積比で25%未満である。この鋼部材は転動疲労性に優れる、と特許文献2には記載されている。   The steel member disclosed in Patent Document 2 is mass%, C: 0.7 to 1.1%, Si: 0.5 to 2.0%, Mn: 0.4 to 2.5%, Cr: It contains 1.6 to 5.0%, Mo: less than 0.1 to 0.5%, and Al: 0.010 to 0.050%, and suppresses the mixing of Sb as an impurity to less than 0.0015%. The balance has a component composition of Fe and inevitable impurities. The steel member is further subjected to quenching and tempering. The steel structure of the steel member has a residual cementite particle size of 0.05 to 1.5 μm, a prior austenite particle size of 30 μm or less, and a residual austenite amount of 25% by volume in a portion from the surface to a depth of 5 mm. Is less than. Patent Document 2 describes that this steel member is excellent in rolling fatigue.

特許文献3に開示される転動部材は、質量%で、C:0.6〜1.2%、Si:0.15〜1%、Mn:0.3〜1.5%、Cr:0.1〜2%、V:0.1〜2%を含有する。転動部材はさらに、鋼中に、粒径50〜300nmのバナジウム炭化物が分散しており、旧オーステナイト結晶粒の平均粒径が12μm以下である。転動部材の表層部は、窒素富化層が形成されている。転動部材の表層部の残留オーステナイト量は、20〜40体積%である。転動部材の転走面は、59HRC以上の硬度を有している。この転動部材は転動疲労寿命に優れる、と特許文献3には記載されている。   The rolling member disclosed in Patent Document 3 is mass%, C: 0.6 to 1.2%, Si: 0.15 to 1%, Mn: 0.3 to 1.5%, Cr: 0 0.1 to 2%, V: 0.1 to 2%. In the rolling member, vanadium carbide having a particle size of 50 to 300 nm is further dispersed in the steel, and the average particle size of the prior austenite crystal grains is 12 μm or less. A nitrogen-enriched layer is formed on the surface layer portion of the rolling member. The amount of retained austenite in the surface layer portion of the rolling member is 20 to 40% by volume. The rolling surface of the rolling member has a hardness of 59 HRC or higher. Patent Document 3 describes that this rolling member has excellent rolling fatigue life.

特許文献4に開示される軸受用鋼は、質量%で、C:0.4〜1.0%、Si:0.75〜3.0%、Mn:0.55〜3.0%、Al:0.005〜0.50%を含有し、P:0.015%以下、S:0.015%以下に制限され、残部がFe及び不可避的不純物からなる化学組成を有する。軸受用鋼はさらに、マルテンサイト変態開始温度Ms(=539−423[C%]−30[Mn%]−11[Si%])が100〜220℃である。この軸受用鋼は、軸受の素材として用いられ、軸受の長寿命化が可能になる、と特許文献4には記載されている。   The steel for bearings disclosed in Patent Document 4 is mass%, C: 0.4 to 1.0%, Si: 0.75 to 3.0%, Mn: 0.55 to 3.0%, Al : 0.005 to 0.50%, P: 0.015% or less, S: 0.015% or less, the remainder has a chemical composition consisting of Fe and inevitable impurities. The bearing steel further has a martensitic transformation start temperature Ms (= 539-423 [C%]-30 [Mn%]-11 [Si%]) of 100 to 220 ° C. Patent Document 4 describes that this steel for bearings is used as a material for bearings and can extend the life of the bearings.

特開平7−278752号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-278752 特開2007−231332号公報JP 2007-231332 A 特開2007−100126号公報JP 2007-100126 A 特開2015−030899号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-030899

しかしながら、特許文献1に開示された軸受部材は、V、Mo、Ni元素を大量に含有する。そのため、原料費が高価である。特許文献2に開示された鋼部材は、熱処理工程が複雑かつ長時間である。特許文献3に開示された転動部材は、浸炭窒化処理を実施した後、二次焼入れを実施する。このように、特許文献2及び特許文献3に開示された技術は、熱処理工程が複雑であり、生産性が低い。特許文献4の軸受用鋼では、転動疲労寿命が不足する場合があり得る。   However, the bearing member disclosed in Patent Document 1 contains a large amount of V, Mo, and Ni elements. Therefore, the raw material cost is expensive. The steel member disclosed in Patent Document 2 has a complicated and long heat treatment process. The rolling member disclosed in Patent Document 3 performs secondary quenching after performing carbonitriding. As described above, the techniques disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3 have a complicated heat treatment process and low productivity. In the steel for a bearing of patent document 4, a rolling fatigue life may be insufficient.

本発明の目的は、強度及び転動疲労寿命に優れる軸受部品が得られる、軸受用鋼を提供することである。   The objective of this invention is providing the steel for bearings from which the bearing components excellent in intensity | strength and rolling fatigue life are obtained.

本発明による軸受用鋼は、質量%で、C:0.40〜1.00%、Si:0.75〜3.00%、Mn:0.30〜2.00%、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Cr:0.10〜1.60%、V:0.10%超〜1.00%、Al:0.010〜0.500%、N:0.015%以下、Mo:0〜1.00%、Cu:0〜1.00%、Ni:0〜3.00%、Ti:0〜0.100%、及び、Nb:0〜0.100%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)で定義されるMsが100〜220であり、式(2)で定義されるNfが0.5以下である化学組成を有する。
Ms=539−423C−30Mn−11Si−12Cr−7Mo−18Ni−18Cu (1)
Nf=(N/14)/(Al/27+Ti/46+Nb/93) (2)
ここで、式(1)及び式(2)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The steel for bearing according to the present invention is mass%, C: 0.40 to 1.00%, Si: 0.75 to 3.00%, Mn: 0.30 to 2.00%, P: 0.015. %: S: 0.015% or less, Cr: 0.10 to 1.60%, V: more than 0.10% to 1.00%, Al: 0.010 to 0.500%, N: 0.00. 015% or less, Mo: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ni: 0 to 3.00%, Ti: 0 to 0.100%, and Nb: 0 to 0.100% And the balance is Fe and impurities, Ms defined by the formula (1) is 100 to 220, and Nf defined by the formula (2) is 0.5 or less.
Ms = 539-423C-30Mn-11Si-12Cr-7Mo-18Ni-18Cu (1)
Nf = (N / 14) / (Al / 27 + Ti / 46 + Nb / 93) (2)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbols in the formulas (1) and (2).

本発明による軸受部品は、上記化学組成を有する。軸受部品の表面のビッカース硬さは、670Hv以上である。軸受部品の組織は、体積分率で5〜40%の残留オーステナイトを含有し、残部の相のうち、最大の体積分率を有する相が焼戻しマルテンサイトである。軸受部品の鋼中において、0.2〜2.0μmの円相当径を有する残留オーステナイト粒の数密度は10個/100μm以上である。軸受部品の鋼中においてさらに、150〜300nmの長径を有する炭化物の数密度は50個/100μm以上である。 The bearing component according to the present invention has the above chemical composition. The Vickers hardness of the surface of the bearing component is 670 Hv or more. The structure of the bearing component contains 5-40% residual austenite in volume fraction, and the phase having the maximum volume fraction among the remaining phases is tempered martensite. In the steel of the bearing component, the number density of residual austenite grains having a circle-equivalent diameter of 0.2 to 2.0 μm is 10/100 μm 2 or more. Further, the number density of carbides having a major axis of 150 to 300 nm in the steel of the bearing component is 50 pieces / 100 μm 2 or more.

本発明による軸受用鋼は、強度及び転動疲労寿命に優れる軸受部品が得られる。   With the bearing steel according to the present invention, a bearing component having excellent strength and rolling fatigue life can be obtained.

以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明者らは、軸受部品の転動疲労寿命を高めるための残留オーステナイト量と、軸受部品の強度とについて調査及び検討を行い、次の知見を得た。   The present inventors investigated and examined the amount of retained austenite for increasing the rolling fatigue life of the bearing parts and the strength of the bearing parts, and obtained the following knowledge.

(A)残留オーステナイトについて
上述のとおり、軸受部品の転動疲労寿命を高めるには、軸受部品の残留オーステナイト量を高めることが有効である。しかしながら、残留オーステナイト量が高すぎれば、鋼の強度が低下する。残留オーステナイト量が高すぎればさらに、残留オーステナイト粒が粗大になる。軸受として使用する環境下において、粗大な残留オーステナイトは応力によりマルテンサイトに変態しやすい。この場合、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。
(A) About retained austenite As described above, it is effective to increase the amount of retained austenite of a bearing component in order to increase the rolling fatigue life of the bearing component. However, if the amount of retained austenite is too high, the strength of the steel decreases. If the amount of retained austenite is too high, the retained austenite grains are further coarsened. In the environment used as a bearing, coarse retained austenite is easily transformed into martensite by stress. In this case, the rolling fatigue life of the bearing component is reduced.

そこで本発明者らは、残留オーステナイトの量と粒径とについて検討を行った。その結果、次の知見を得た。   Therefore, the present inventors examined the amount and particle size of retained austenite. As a result, the following knowledge was obtained.

(a)軸受用鋼の化学組成を調整し、式(1)で定義されるMsを調整すれば、焼入れ後の残留オーステナイト量を制御できる。
Ms=539−423C−30Mn−11Si−12Cr−7Mo−18Ni−18Cu (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。また、対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「0」が代入される。
(A) The amount of retained austenite after quenching can be controlled by adjusting the chemical composition of the bearing steel and adjusting Ms defined by the formula (1).
Ms = 539-423C-30Mn-11Si-12Cr-7Mo-18Ni-18Cu (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1). If the corresponding element is not contained, “0” is assigned to the element symbol.

Msはマルテンサイト変態開始温度(℃)を示す。Msが100℃未満であれば、焼入れ時のマルテンサイト変態の開始が遅すぎる。そのため、焼入れ後の残留オーステナイト量が多すぎる。一方、Msが220℃を超えれば、焼入れ時のマルテンサイト変態の開始が早すぎる。そのため、焼入れ後の残留オーステナイト量が少なすぎる。Msが100〜220℃であれば、焼入れ後において、適切な量の残留オーステナイトが得られる。   Ms represents the martensitic transformation start temperature (° C.). If Ms is less than 100 ° C, the start of martensitic transformation during quenching is too slow. Therefore, the amount of retained austenite after quenching is too large. On the other hand, if Ms exceeds 220 ° C., martensitic transformation at the time of quenching starts too early. Therefore, the amount of retained austenite after quenching is too small. If Ms is 100 to 220 ° C, an appropriate amount of retained austenite can be obtained after quenching.

(b)焼戻し後の残留オーステナイトの結晶粒(以下、「残留オーステナイト粒」ともいう)の粒径は、高温で焼戻しを実施することにより、微細化できる。しかしながら、200℃以上で焼戻しを実施すると、残留オーステナイトは焼戻しマルテンサイトへと変態する。この場合、転動疲労特性が低下してしまう。   (B) The grain size of the retained austenite crystal grains (hereinafter also referred to as “residual austenite grains”) after tempering can be refined by tempering at a high temperature. However, when tempering is carried out at 200 ° C. or higher, residual austenite is transformed into tempered martensite. In this case, rolling fatigue characteristics are deteriorated.

そこで、本発明者らは、焼戻し温度と焼戻し後の残留オーステナイト量とについて検討を行った。その結果、シリコン(Si)含有量を高めることで、焼戻し温度を高めて250〜400℃としても残留オーステナイトの減少を抑制でき、さらに、微細な残留オーステナイト粒を鋼中に分散させられることを、本発明者らは知見した。Si含有量を高めることによって微細な残留オーステナイトが生成する機構について、本発明者らは、マルテンサイト中の過飽和の炭素(C)が残留オーステナイトに拡散し、局所的にマルテンサイトへの変態開始温度が低下するためと考えている。   Therefore, the present inventors examined the tempering temperature and the amount of retained austenite after tempering. As a result, by increasing the silicon (Si) content, the reduction in retained austenite can be suppressed even if the tempering temperature is increased to 250 to 400 ° C., and further, fine retained austenite grains can be dispersed in the steel. The present inventors have found out. Regarding the mechanism by which fine retained austenite is generated by increasing the Si content, the present inventors have found that supersaturated carbon (C) in martensite diffuses into retained austenite, and the transformation start temperature to martensite locally. I think this is because of a decline.

以上の知見に基づいてさらに検討した結果、軸受用鋼のSi含有量を、質量%で0.75%以上とすれば、適量の残留オーステナイト量及び適量の微細残留オーステナイト粒が得られる。   As a result of further investigation based on the above knowledge, when the Si content of the bearing steel is 0.75% or more by mass%, an appropriate amount of retained austenite and an appropriate amount of fine retained austenite grains can be obtained.

(B)軸受部品の強度について
上述のとおり、Si含有量を高め、焼戻しを250〜400℃の高温で実施することにより、残留オーステナイトが鋼中に微細に分散する。しかしながら、残留オーステナイトは、焼戻しマルテンサイトと比較して強度が低い。そのため、軸受部品の強度が低下し、軸受部品の転動疲労強度が低下する。
(B) Strength of bearing parts As described above, residual austenite is finely dispersed in steel by increasing the Si content and performing tempering at a high temperature of 250 to 400 ° C. However, retained austenite has lower strength than tempered martensite. Therefore, the strength of the bearing component is reduced, and the rolling fatigue strength of the bearing component is reduced.

そこで、本発明者らは、高温焼戻し時の軸受部品の高強度化についてさらに検討を行った。通常、高温焼戻しは、鋼の強度を低下する。その結果、転動疲労強度も低下する。しかしながら、一定の条件下で高温焼戻しを実施することで、鋼の強度が高まる場合があることを、本発明者らは知見した。具体的には、一定の条件下では、高温焼戻しによってバナジウム(V)及びクロム(Cr)の複合炭化物(以下、単に「複合炭化物」ともいう)が析出し、軸受部品の強度が高まる。なお、本発明の軸受用鋼において、L断面において、150〜300nmの長径を有する炭化物は、複合炭化物に相当する。   Accordingly, the present inventors have further investigated the enhancement of the strength of bearing components during high temperature tempering. Usually, high temperature tempering reduces the strength of the steel. As a result, rolling fatigue strength also decreases. However, the present inventors have found that the strength of steel may be increased by performing high temperature tempering under certain conditions. Specifically, under certain conditions, composite carbide of vanadium (V) and chromium (Cr) (hereinafter also simply referred to as “composite carbide”) is precipitated by high-temperature tempering, and the strength of the bearing component is increased. In the bearing steel of the present invention, a carbide having a major axis of 150 to 300 nm in the L cross section corresponds to a composite carbide.

高温焼戻しによって複合炭化物を析出させるためには、V及びCrの含有量を高くすることが有効である。V炭化物の析出温度は400℃を超える。すなわち、250〜400℃における焼戻しでは、V炭化物は析出しにくい。一方、VとともにCrが含有される場合、鋼中に複合炭化物が析出する。この複合炭化物の析出温度は、250〜400℃程度である。そのため、焼戻し温度が250〜400℃であっても、高強度化に寄与する複合炭化物が析出する。したがって、複合炭化物を析出させるため、軸受用鋼のV含有量は、質量%で0.10%超〜1.60%とし、さらに軸受用鋼のCr含有量は、質量%で0.10%以上とする。   In order to precipitate the composite carbide by high temperature tempering, it is effective to increase the contents of V and Cr. The precipitation temperature of V carbide exceeds 400 ° C. That is, V carbides are not easily precipitated by tempering at 250 to 400 ° C. On the other hand, when Cr is contained together with V, composite carbide precipitates in the steel. The precipitation temperature of this composite carbide is about 250-400 degreeC. Therefore, even if the tempering temperature is 250 to 400 ° C., composite carbide that contributes to high strength is deposited. Therefore, in order to precipitate the composite carbide, the V content of the bearing steel is more than 0.10% to 1.60% by mass%, and the Cr content of the bearing steel is 0.10% by mass%. That's it.

軸受部品の複合炭化物の析出量を高めるためには、焼戻しを実施するまでに、鋼中の固溶V量を高めることが有効である。そこで、本発明者らは焼入れ工程の加熱処理に着目し、固溶V量を高める手法について検討した。その結果、本発明者らは、次の知見を得た。   In order to increase the amount of precipitation of composite carbides in bearing parts, it is effective to increase the amount of solute V in the steel before tempering. Therefore, the present inventors have focused on the heat treatment in the quenching process and studied a method for increasing the amount of solute V. As a result, the present inventors obtained the following knowledge.

(a)固溶V量を高めるためには、焼入れ温度を高めることが有効である。焼入れ温度が低ければ、Vが鋼中に十分固溶しにくい。その結果、軸受部品の複合炭化物の析出量が低下する。   (A) In order to increase the amount of solute V, it is effective to increase the quenching temperature. If the quenching temperature is low, V is difficult to dissolve sufficiently in the steel. As a result, the precipitation amount of the composite carbide of the bearing component is reduced.

(b)固溶V量を高めるためには、軸受用鋼の固溶窒素(N)量を低減させることが有効である。Vは、CよりもNとの親和力が高い。したがって、Vは、炭化物と比較して窒化物や炭窒化物を形成しやすい。V窒化物及びV炭窒化物は熱的に安定であり、焼入れ及び焼戻しによって固溶せず、残存する。すなわち、焼入れ時において鋼の固溶N量が多い場合、固溶V量が低下する。そのため、複合炭化物の析出量が低下する。   (B) In order to increase the amount of solute V, it is effective to reduce the amount of solute nitrogen (N) in the bearing steel. V has a higher affinity for N than C. Therefore, V tends to form nitrides and carbonitrides as compared with carbides. V nitride and V carbonitride are thermally stable and do not dissolve and remain after quenching and tempering. That is, when the amount of solute N in steel is large during quenching, the amount of solute V decreases. Therefore, the precipitation amount of composite carbide decreases.

そこで、本発明者らは、軸受用鋼の固溶N量を低減する手法について検討した。その結果、Vと比較して窒化物を形成しやすいアルミニウム(Al)、チタン(Ti)、及びニオブ(Nb)の含有量を調整すれば、軸受用鋼の固溶N量を低減できることを見出した。具体的には、軸受用鋼の化学組成を調整し、次の式(2)で定義されるNfを調整すれば、固溶N量を低減できる。   Therefore, the present inventors have studied a method for reducing the amount of solute N in bearing steel. As a result, it has been found that the amount of solute N in bearing steel can be reduced by adjusting the contents of aluminum (Al), titanium (Ti), and niobium (Nb), which are easier to form nitrides than V. It was. Specifically, the amount of solute N can be reduced by adjusting the chemical composition of the bearing steel and adjusting Nf defined by the following formula (2).

Nf=(N/14)/(Al/27+Ti/46+Nb/93) (2)
ここで、式(2)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。また、対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「0」が代入される。
Nf = (N / 14) / (Al / 27 + Ti / 46 + Nb / 93) (2)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (2). If the corresponding element is not contained, “0” is assigned to the element symbol.

Nfは窒化物を形成しやすいAl、Ti、及びNbに対するNの物質量比である。Nfが0.5以下であれば、Al、Ti、又はNbによって、鋼中のNの一部は窒化物として固定されるため、軸受用鋼の固溶N量が低減する。その結果、軸受部品の複合炭化物の析出量が高まり、軸受部品の強度が高まる。一方、Nfが0.5を超えれば、軸受用鋼の固溶N量が十分低減されない。そのため、V窒化物及びV炭窒化物が生成する。その結果、軸受部品の複合炭化物の析出量が低下し、軸受部品の強度が低下する。したがって、Nfは0.5以下である。   Nf is a material amount ratio of N to Al, Ti, and Nb that easily form nitrides. If Nf is 0.5 or less, a part of N in the steel is fixed as a nitride by Al, Ti, or Nb, so the amount of solute N in the bearing steel is reduced. As a result, the precipitation amount of the composite carbide of the bearing component increases, and the strength of the bearing component increases. On the other hand, if Nf exceeds 0.5, the solid solution N amount of the bearing steel is not sufficiently reduced. Therefore, V nitride and V carbonitride are generated. As a result, the precipitation amount of the composite carbide of the bearing part is reduced, and the strength of the bearing part is reduced. Therefore, Nf is 0.5 or less.

以上の知見に基づいて完成した本発明による軸受用鋼は、質量%で、C:0.40〜1.00%、Si:0.75〜3.00%、Mn:0.30〜2.00%、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Cr:0.10〜1.60%、V:0.10%超〜1.00%、Al:0.010〜0.500%、N:0.015%以下、Mo:0〜1.00%、Cu:0〜1.00%、Ni:0〜3.00%、Ti:0〜0.100%、及び、Nb:0〜0.100%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)で定義されるMsが100〜220であり、式(2)で定義されるNfが0.5以下である化学組成を有する。
Ms=539−423C−30Mn−11Si−12Cr−7Mo−18Ni−18Cu (1)
Nf=(N/14)/(Al/27+Ti/46+Nb/93) (2)
ここで、式(1)及び式(2)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The steel for bearings according to the present invention completed based on the above knowledge is in mass%, C: 0.40 to 1.00%, Si: 0.75 to 3.00%, Mn: 0.30 to 2. 00%, P: 0.015% or less, S: 0.015% or less, Cr: 0.10 to 1.60%, V: more than 0.10% to 1.00%, Al: 0.010 to 0 500%, N: 0.015% or less, Mo: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ni: 0 to 3.00%, Ti: 0 to 0.100%, and Nb: 0 to 0.100% is contained, the balance is Fe and impurities, Ms defined by the formula (1) is 100 to 220, and Nf defined by the formula (2) is 0.5 or less Have a chemical composition of
Ms = 539-423C-30Mn-11Si-12Cr-7Mo-18Ni-18Cu (1)
Nf = (N / 14) / (Al / 27 + Ti / 46 + Nb / 93) (2)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbols in the formulas (1) and (2).

上記化学組成は、Mo:0.10〜1.00%、Cu:0.10〜1.00%、及び、Ni:0.10〜3.00%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition is one or two selected from the group consisting of Mo: 0.10 to 1.00%, Cu: 0.10 to 1.00%, and Ni: 0.10 to 3.00% It may contain seeds or more.

上記化学組成は、Ti:0.010〜0.100%、及び、Nb:0.010〜0.100%からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。   The said chemical composition may contain 1 or more types selected from the group which consists of Ti: 0.010-0.100% and Nb: 0.010-0.100%.

本発明による軸受部品は、上記化学組成を有する。軸受部品の表面のビッカース硬さは、670Hv以上である。軸受部品の組織は、体積分率で5〜40%の残留オーステナイトを含有し、残部の相のうち、最大の体積分率を有する相が焼戻しマルテンサイトである。軸受部品の鋼中において、0.2〜2.0μmの円相当径を有する残留オーステナイト粒の数密度は10個/100μm以上である。軸受部品の鋼中においてさらに、150〜300nmの長径を有する炭化物の数密度は50個/100μm以上である。 The bearing component according to the present invention has the above chemical composition. The Vickers hardness of the surface of the bearing component is 670 Hv or more. The structure of the bearing component contains 5-40% residual austenite in volume fraction, and the phase having the maximum volume fraction among the remaining phases is tempered martensite. In the steel of the bearing component, the number density of residual austenite grains having a circle-equivalent diameter of 0.2 to 2.0 μm is 10/100 μm 2 or more. Further, the number density of carbides having a major axis of 150 to 300 nm in the steel of the bearing component is 50 pieces / 100 μm 2 or more.

以下、本発明の軸受用鋼及び軸受部品について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。   Hereinafter, the steel for bearings and bearing parts of the present invention will be described in detail. “%” Regarding an element means mass% unless otherwise specified.

[軸受用鋼]
[化学組成]
本発明による軸受用鋼の化学組成は、次の元素を含有する。
[Bearing steel]
[Chemical composition]
The chemical composition of the bearing steel according to the present invention contains the following elements:

C:0.40〜1.00%
炭素(C)は、鋼の強度を高める。Cはさらに、焼入れ後の残留オーステナイト量を高める。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。C含有量が低すぎれば、これらの効果は得られない。一方、C含有量が高すぎれば、残留オーステナイト量が高くなりすぎ、鋼の強度が低下する。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。したがって、C含有量は0.40〜1.00%である。C含有量の好ましい下限は0.50%であり、より好ましくは0.60%である。C含有量の好ましい上限は0.95%であり、より好ましくは0.90%である。
C: 0.40 to 1.00%
Carbon (C) increases the strength of the steel. C further increases the amount of retained austenite after quenching. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is increased. If the C content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the C content is too high, the amount of retained austenite becomes too high and the strength of the steel decreases. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is reduced. Therefore, the C content is 0.40 to 1.00%. The minimum with preferable C content is 0.50%, More preferably, it is 0.60%. The upper limit with preferable C content is 0.95%, More preferably, it is 0.90%.

Si:0.75〜3.00%
シリコン(Si)は、鋼の強度を高める。Siはさらに、高温焼戻し時の残留オーステナイト量の減少を抑制し、残留オーステナイト粒を微細化する。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Siはさらに、鋼のセメンタイトの生成量を抑制し、複合炭化物の生成量を高める。その結果、鋼の強度が高まる。Si含有量が低すぎれば、これらの効果は得られない。一方、Si含有量が高すぎれば、鋼が脆化する。したがって、Si含有量は0.75〜3.00%である。Si含有量の好ましい下限は1.00%であり、より好ましくは1.20%である。Si含有量の好ましい上限は2.50%であり、より好ましくは2.30%である。
Si: 0.75 to 3.00%
Silicon (Si) increases the strength of the steel. Si further suppresses the decrease in the amount of retained austenite during high-temperature tempering and refines the retained austenite grains. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is increased. Further, Si suppresses the production amount of steel cementite and increases the production amount of composite carbide. As a result, the strength of the steel is increased. If the Si content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Si content is too high, the steel becomes brittle. Therefore, the Si content is 0.75 to 3.00%. The minimum with preferable Si content is 1.00%, More preferably, it is 1.20%. The upper limit with preferable Si content is 2.50%, More preferably, it is 2.30%.

Mn:0.30〜2.00%
マンガン(Mn)は、鋼の焼入れ性を高める。Mnはさらに、焼入れ後の残留オーステナイト量を高める。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Mn含有量が低すぎれば、これらの効果は得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、焼入れ後の残留オーステナイト量が高くなりすぎ、鋼の強度が低下する。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。したがって、Mn含有量は0.30〜2.00%である。Mn含有量の好ましい下限は0.45%であり、より好ましくは0.65%である。Mn含有量の好ましい上限は1.50%であり、より好ましくは1.20%である。
Mn: 0.30 to 2.00%
Manganese (Mn) increases the hardenability of the steel. Mn further increases the amount of retained austenite after quenching. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is increased. If the Mn content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content is too high, the amount of retained austenite after quenching becomes too high and the strength of the steel decreases. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is reduced. Therefore, the Mn content is 0.30 to 2.00%. The minimum with preferable Mn content is 0.45%, More preferably, it is 0.65%. The upper limit with preferable Mn content is 1.50%, More preferably, it is 1.20%.

P:0.015%以下
燐(P)は不純物である。Pは鋼を脆化する。したがって、P含有量は0.015%以下である。P含有量の好ましい上限は0.012%であり、より好ましくは0.008%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。
P: 0.015% or less Phosphorus (P) is an impurity. P embrittles the steel. Therefore, the P content is 0.015% or less. The upper limit with preferable P content is 0.012%, More preferably, it is 0.008%. The P content is preferably as low as possible.

S:0.015%以下
硫黄(S)は不純物である。Sは鋼を脆化する。したがって、S含有量は0.015%以下である。S含有量の好ましい上限は0.012%であり、より好ましくは0.008%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。
S: 0.015% or less Sulfur (S) is an impurity. S embrittles the steel. Therefore, the S content is 0.015% or less. The upper limit with preferable S content is 0.012%, More preferably, it is 0.008%. The S content is preferably as low as possible.

Cr:0.10〜1.60%
クロム(Cr)は、鋼の焼入れ性を高める。Crはさらに、焼入れ後の残留オーステナイト量を高める。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Crはさらに、Vと複合炭化物を形成し、鋼の強度を高める。Cr含有量が低すぎれば、これらの効果は得られない。一方、Cr含有量が高すぎれば、焼入れ時に固溶しない粗大な析出物が生成する。そのため、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。したがって、Cr含有量は0.10〜1.60%である。Cr含有量の好ましい下限は0.40%であり、より好ましくは0.60%である。Cr含有量の好ましい上限は1.40%であり、より好ましくは1.20%である。
Cr: 0.10 to 1.60%
Chromium (Cr) increases the hardenability of the steel. Cr further increases the amount of retained austenite after quenching. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is increased. Cr further forms a composite carbide with V, increasing the strength of the steel. If the Cr content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Cr content is too high, coarse precipitates that do not dissolve at the time of quenching are generated. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is reduced. Therefore, the Cr content is 0.10 to 1.60%. The minimum with preferable Cr content is 0.40%, More preferably, it is 0.60%. The upper limit with preferable Cr content is 1.40%, More preferably, it is 1.20%.

V:0.10%超〜1.00%
バナジウム(V)は鋼の焼入れ性を高める。Vはさらに、焼入れ後の残留オーステナイト量を高める。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Vはさらに、Crと複合炭化物を形成し、鋼の強度を高める。V含有量が低すぎれば、これらの効果は得られない。一方、V含有量が高すぎれば、焼入れ時に固溶しない粗大な析出物が生成する。そのため、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。したがって、V含有量は0.10%超〜1.00%である。V含有量の好ましい下限は0.14%であり、より好ましくは0.20%である。V含有量の好ましい上限は0.60%であり、より好ましくは0.40%である。
V: Over 0.10% to 1.00%
Vanadium (V) increases the hardenability of the steel. V further increases the amount of retained austenite after quenching. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is increased. V further forms a composite carbide with Cr and increases the strength of the steel. If the V content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the V content is too high, coarse precipitates that do not dissolve at the time of quenching are generated. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is reduced. Therefore, the V content is more than 0.10% to 1.00%. The minimum with preferable V content is 0.14%, More preferably, it is 0.20%. The upper limit with preferable V content is 0.60%, More preferably, it is 0.40%.

Al:0.010〜0.500%
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。Alはさらに、鋼中の窒素(N)と結合してAlNを形成する。そのため、鋼中の固溶N量が低下し、複合炭化物が形成されやすくなる。その結果、鋼の強度が高まり、軸受部品の転動疲労強度が高まる。Al含有量が低すぎれば、これらの効果は得られない。一方、Al含有量が高すぎれば、粗大な酸化物系介在物が形成され、鋼が脆化する。したがって、Al含有量は0.010〜0.500%である。Al含有量の好ましい下限は0.015%であり、より好ましくは0.018%である。Al含有量の好ましい上限は0.10%であり、より好ましくは0.05%である。本明細書にいう「Al」含有量は「酸可溶Al」、つまり、「sol.Al」の含有量を意味する。
Al: 0.010-0.500%
Aluminum (Al) deoxidizes steel. Al further combines with nitrogen (N) in the steel to form AlN. Therefore, the amount of solute N in the steel is reduced, and composite carbide is easily formed. As a result, the strength of the steel is increased and the rolling fatigue strength of the bearing component is increased. If the Al content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Al content is too high, coarse oxide inclusions are formed and the steel becomes brittle. Therefore, the Al content is 0.010 to 0.500%. The minimum with preferable Al content is 0.015%, More preferably, it is 0.018%. The upper limit with preferable Al content is 0.10%, More preferably, it is 0.05%. As used herein, “Al” content means “acid-soluble Al”, that is, the content of “sol. Al”.

N:0.015%以下
窒素(N)は不可避に含有される。NはAlやVと結合して鋼中で窒化物や炭窒化物を形成する。V窒化物及びV炭窒化物は熱的に安定であり、焼入れ時にオーステナイト中に固溶しにくい。そのため、V窒化物及びV炭窒化物は複合炭化物の形成を阻害する。その結果、鋼の強度が低下し、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。したがって、N含有量は、0.015%以下である。N含有量の好ましい上限は0.0080%であり、より好ましくは0.0060%である。N含有量はなるべく低いほうが好ましい。
N: 0.015% or less Nitrogen (N) is inevitably contained. N combines with Al and V to form nitrides and carbonitrides in the steel. V nitride and V carbonitride are thermally stable and hardly dissolve in austenite during quenching. Therefore, V nitride and V carbonitride inhibit the formation of composite carbide. As a result, the strength of the steel is reduced and the rolling fatigue life of the bearing parts is reduced. Therefore, the N content is 0.015% or less. The upper limit with preferable N content is 0.0080%, More preferably, it is 0.0060%. The N content is preferably as low as possible.

本発明による軸受用鋼の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、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、又は製造環境などから混入されるものであって、本発明の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 the present invention consists of Fe and impurities. Here, the impurities are mixed from ore as a raw material, scrap, or production environment when industrially producing bearing steel, and do not adversely affect the bearing steel of the present invention. It means what is allowed in the range.

[任意元素について]
上述の軸受用鋼の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Mo、Cu、及び、Niからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素である。これらの元素はいずれも、鋼の焼入れ性を高め、焼入れ後の残留オーステナイト量を高める。
[Arbitrary elements]
The chemical composition of the above-described bearing steel may further include one or more selected from the group consisting of Mo, Cu, and Ni instead of a part of Fe. All of these elements are arbitrary elements. All of these elements increase the hardenability of the steel and increase the amount of retained austenite after quenching.

Mo:0〜1.00%
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Moは鋼の焼入れ性を高める。Moはさらに、焼入れ後の残留オーステナイト量を高める。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Moが少しでも含有されれば、これらの効果はある程度得られる。一方、Mo含有量が高すぎれば、焼入れ後の残留オーステナイト量が高くなりすぎ、鋼の強度が低下する。その結果、軸受部品の転動疲労強度が低下する。したがって、Mo含有量は0〜1.00%である。Mo含有量の好ましい下限は0.10%であり、より好ましくは0.20%である。Mo含有量の好ましい上限は0.80%であり、より好ましくは0.60%である。
Mo: 0 to 1.00%
Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained. When contained, Mo increases the hardenability of the steel. Mo further increases the amount of retained austenite after quenching. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is increased. If Mo is contained even a little, these effects can be obtained to some extent. On the other hand, if the Mo content is too high, the amount of retained austenite after quenching becomes too high, and the strength of the steel decreases. As a result, the rolling fatigue strength of the bearing component is reduced. Therefore, the Mo content is 0 to 1.00%. The minimum with preferable Mo content is 0.10%, More preferably, it is 0.20%. The upper limit with preferable Mo content is 0.80%, More preferably, it is 0.60%.

Cu:0〜1.00%
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Cuは鋼の焼入れ性を高める。Cuはさらに、焼入れ後の残留オーステナイト量を高める。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Cuが少しでも含有されれば、これらの効果はある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が高すぎれば、焼入れ後の残留オーステナイト量が高くなりすぎ、鋼の強度が低下する。その結果、軸受部品の転動疲労強度が低下する。したがって、Cu含有量は0〜1.00%である。Cu含有量の好ましい下限は0.10%であり、より好ましくは0.20%である。Cu含有量の好ましい上限は0.80%であり、より好ましくは0.60%である。
Cu: 0 to 1.00%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. When contained, Cu increases the hardenability of the steel. Cu further increases the amount of retained austenite after quenching. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is increased. If Cu is contained even a little, these effects can be obtained to some extent. However, if the Cu content is too high, the amount of retained austenite after quenching becomes too high and the strength of the steel decreases. As a result, the rolling fatigue strength of the bearing component is reduced. Therefore, the Cu content is 0 to 1.00%. The minimum with preferable Cu content is 0.10%, More preferably, it is 0.20%. The upper limit with preferable Cu content is 0.80%, More preferably, it is 0.60%.

Ni:0〜3.00%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Niは鋼の焼入れ性を高める。Niはさらに、焼入れ後の残留オーステナイト量を高める。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Niが少しでも含有されれば、これらの効果はある程度得られる。しかしながら、Ni含有量が高すぎれば、焼入れ後の残留オーステナイト量が高くなりすぎ、鋼の強度が低下する。その結果、軸受部品の転動疲労強度が低下する。したがって、Ni含有量は0〜3.00%である。Ni含有量の好ましい下限は0.10%であり、より好ましくは0.20%であり、さらに好ましくは0.40%である。Ni含有量の好ましい上限は2.40%であり、より好ましくは1.60%である。
Ni: 0 to 3.00%
Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. When contained, Ni increases the hardenability of the steel. Ni further increases the amount of retained austenite after quenching. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is increased. If Ni is contained even a little, these effects can be obtained to some extent. However, if the Ni content is too high, the amount of retained austenite after quenching becomes too high and the strength of the steel decreases. As a result, the rolling fatigue strength of the bearing component is reduced. Therefore, the Ni content is 0 to 3.00%. The minimum with preferable Ni content is 0.10%, More preferably, it is 0.20%, More preferably, it is 0.40%. The upper limit with preferable Ni content is 2.40%, More preferably, it is 1.60%.

上述の軸受用鋼の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ti、及び、Nbからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、オーステナイト結晶粒を微細化し、鋼の強度を高める。   The chemical composition of the above-described bearing steel may further include one or more selected from the group consisting of Ti and Nb instead of a part of Fe. All of these elements are optional elements, which refine the austenite crystal grains and increase the strength of the steel.

Ti:0〜0.100%
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Tiはピンニング効果によってオーステナイト結晶粒を微細化し、鋼の強度を高める。その結果、軸受部品の転動疲労寿命を高める。Tiはさらに、鋼中のNと結合し、TiNを形成する。そのため、複合炭化物の生成量が高まる。その結果、鋼の強度が高まり、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Tiが少しでも含有されれば、これらの効果はある程度得られる。しかしながら、Ti含有量が高すぎれば、鋼が脆化する。したがって、Ti含有量は0〜0.100%である。Ti含有量の好ましい下限は0.010%であり、より好ましくは0.030%である。Ti含有量の好ましい上限は0.070%であり、より好ましくは0.050%である。
Ti: 0 to 0.100%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. When contained, Ti refines austenite crystal grains by the pinning effect and increases the strength of the steel. As a result, the rolling fatigue life of the bearing parts is increased. Ti further combines with N in the steel to form TiN. Therefore, the production amount of composite carbide increases. As a result, the strength of the steel is increased and the rolling fatigue life of the bearing component is increased. If Ti is contained even a little, these effects can be obtained to some extent. However, if the Ti content is too high, the steel becomes brittle. Therefore, the Ti content is 0 to 0.100%. The minimum with preferable Ti content is 0.010%, More preferably, it is 0.030%. The upper limit with preferable Ti content is 0.070%, More preferably, it is 0.050%.

Nb:0〜0.100%
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Nbはピンニング効果によってオーステナイト結晶粒を微細化し、鋼の強度を高める。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Nbはさらに、鋼中のNと結合し、NbNを形成する。そのため、複合炭化物の生成量が高まる。その結果、鋼の強度が高まり、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。Nbが少しでも含有されれば、これらの効果はある程度得られる。しかしながら、Nb含有量が高すぎれば、鋼が脆化する。したがって、Nb含有量は0〜0.100%である。Nb含有量の好ましい下限は0.010%であり、より好ましくは0.030%である。Nb含有量の好ましい上限は0.070%であり、より好ましくは0.050%である。
Nb: 0 to 0.100%
Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. When contained, Nb refines austenite crystal grains by the pinning effect and increases the strength of the steel. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is increased. Nb further combines with N in the steel to form NbN. Therefore, the production amount of composite carbide increases. As a result, the strength of the steel is increased and the rolling fatigue life of the bearing component is increased. If Nb is contained even a little, these effects can be obtained to some extent. However, if the Nb content is too high, the steel becomes brittle. Therefore, the Nb content is 0 to 0.100%. The minimum with preferable Nb content is 0.010%, More preferably, it is 0.030%. The upper limit with preferable Nb content is 0.070%, More preferably, it is 0.050%.

[Msについて]
本発明の軸受用鋼の化学組成はさらに、式(1)で定義されるMsが100〜220である。
Ms=539−423C−30Mn−11Si−12Cr−7Mo−18Ni−18Cu (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。また、対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「0」が代入される。
[About Ms]
In the chemical composition of the bearing steel of the present invention, Ms defined by the formula (1) is 100 to 220.
Ms = 539-423C-30Mn-11Si-12Cr-7Mo-18Ni-18Cu (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1). If the corresponding element is not contained, “0” is assigned to the element symbol.

Msは、マルテンサイト変態開始温度(℃)を示す。Msが低すぎれば、焼入れ時のマルテンサイト変態の開始が遅すぎる。そのため、焼入れ後の鋼中において、残留オーステナイト量が多すぎ、鋼の強度が低下する。その結果、軸受部品の転動疲労強度が低下する。残留オーステナイト量が多すぎればさらに、残留オーステナイトが粗大になる。粗大な残留オーステナイトは、軸受部品の使用環境下では、応力によってマルテンサイトに変態しやすい。そのため、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。   Ms represents a martensitic transformation start temperature (° C.). If Ms is too low, the start of martensitic transformation during quenching is too slow. Therefore, in the steel after quenching, the amount of retained austenite is too much, and the strength of the steel is reduced. As a result, the rolling fatigue strength of the bearing component is reduced. If the amount of retained austenite is too large, the retained austenite becomes coarser. Coarse retained austenite is likely to be transformed into martensite by stress under the usage environment of the bearing component. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is reduced.

一方、Msが高すぎれば、焼入れ時のマルテンサイト変態の開始が早すぎる。そのため、焼入れ後の残留オーステナイト量が少なすぎる。その結果、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。したがって、Msは100〜220である。Msの好ましい下限は120であり、より好ましくは140である。Msの好ましい上限は200であり、より好ましくは180である。   On the other hand, if Ms is too high, the start of martensitic transformation during quenching is too early. Therefore, the amount of retained austenite after quenching is too small. As a result, the rolling fatigue life of the bearing component is reduced. Therefore, Ms is 100-220. A preferable lower limit of Ms is 120, and more preferably 140. The upper limit with preferable Ms is 200, More preferably, it is 180.

[Nfについて]
本発明の軸受用鋼の化学組成はさらに、式(2)で定義されるNfが0.5以下である。
Nf=(N/14)/(Al/27+Ti/46+Nb/93) (2)
ここで、式(2)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。また、対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「0」が代入される。
[About Nf]
In the chemical composition of the bearing steel of the present invention, Nf defined by the formula (2) is 0.5 or less.
Nf = (N / 14) / (Al / 27 + Ti / 46 + Nb / 93) (2)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (2). If the corresponding element is not contained, “0” is assigned to the element symbol.

Nfは窒化物を形成しやすいAl、Ti、及びNbに対するNの物質量比である。Nfが0.5以下であれば、Al、Ti、又はNbによって、鋼中のNは窒化物として固定される。そのため、V窒化物及びV炭窒化物はほとんど形成されず、軸受部品の複合炭化物の生成量が高まる。その結果、鋼の強度が高まり、軸受部品の転動疲労寿命が高まる。一方、Nfが0.5を超えれば、鋼中のNは窒化物として固定されておらず、V窒化物及びV炭窒化物が生成し、軸受部品の複合炭化物の生成量が低下する。その結果、鋼の強度が低下し、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。したがって、Nfは0.5以下である。Nfの好ましい上限は0.4である。Nfはなるべく低いほうが好ましい。   Nf is a material amount ratio of N to Al, Ti, and Nb that easily form nitrides. If Nf is 0.5 or less, N in the steel is fixed as a nitride by Al, Ti, or Nb. Therefore, V nitride and V carbonitride are hardly formed, and the amount of composite carbide generated in the bearing component is increased. As a result, the strength of the steel is increased and the rolling fatigue life of the bearing component is increased. On the other hand, if Nf exceeds 0.5, N in the steel is not fixed as nitride, V nitride and V carbonitride are generated, and the amount of composite carbide generated in the bearing component is reduced. As a result, the strength of the steel is reduced and the rolling fatigue life of the bearing parts is reduced. Therefore, Nf is 0.5 or less. A preferable upper limit of Nf is 0.4. Nf is preferably as low as possible.

[製造方法]
上述の軸受用鋼、及び、軸受部品の製造方法の一例を説明する。
[Production method]
An example of the above-described bearing steel and a method for manufacturing the bearing component will be described.

[軸受用鋼の製造方法]
本発明による軸受用鋼の製造方法は、鋳造工程と、熱間加工工程とを備える。
[Production method of bearing steel]
The bearing steel manufacturing method according to the present invention includes a casting process and a hot working process.

[鋳造工程]
鋳造工程では、上述の化学組成を有し、かつ、Msが100〜220、及びNfが0.5以下となる溶鋼を周知の方法で製造する。製造された溶鋼を用いて、連続鋳造法により鋳片(スラブ又はブルーム)にする。製造された溶鋼を用いて、造塊法により鋼塊(インゴット)にしてもよい。
[Casting process]
In the casting process, molten steel having the above-described chemical composition, Ms of 100 to 220, and Nf of 0.5 or less is manufactured by a well-known method. The produced molten steel is used to form a slab (slab or bloom) by a continuous casting method. You may make into a steel ingot (ingot) by the ingot-making method using the manufactured molten steel.

[熱間加工工程]
熱間加工工程では、上記鋳造工程で製造された鋳片又は鋼塊に対して、1又は複数回の熱間加工を実施して棒鋼、線材、又は所望の形状の軸受用鋼材を製造する。熱間加工はたとえば熱間圧延である。複数回の熱間加工を実施する場合、たとえば、粗圧延と仕上げ圧延とを実施する。粗圧延ではたとえば、分塊圧延により鋳片又は鋼塊を鋼片(ビレット)にする。仕上げ圧延ではたとえば、複数の圧延スタンドが一列に並んだ連続圧延機を用いる。各圧延スタンドには、複数の圧延ロールが配置される。各圧延ロールには孔型が形成されている。連続圧延機を用いてビレットを熱間圧延し、棒鋼又は線材等の軸受用鋼材に製造する。上述の説明では熱間加工の一例として熱間圧延を説明した。しかしながら、熱間加工として、熱間鍛伸により棒鋼又は線材の軸受用鋼材を製造してもよい。
[Hot working process]
In the hot working step, one or more hot workings are performed on the slab or steel ingot produced in the casting step to produce a steel bar, a wire rod, or a steel material for a bearing having a desired shape. Hot working is, for example, hot rolling. In the case where a plurality of hot workings are performed, for example, rough rolling and finish rolling are performed. In rough rolling, for example, a slab or a steel ingot is made into a steel slab (billet) by split rolling. In finish rolling, for example, a continuous rolling mill in which a plurality of rolling stands are arranged in a line is used. Each rolling stand is provided with a plurality of rolling rolls. A hole mold is formed in each rolling roll. A billet is hot-rolled using a continuous rolling mill to produce a steel for bearings such as a steel bar or a wire rod. In the above description, hot rolling has been described as an example of hot working. However, as hot working, a steel bar or wire rod steel may be manufactured by hot forging.

製造された軸受用鋼材に対して、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。以上の工程により、軸受用鋼が製造される。   You may implement a normalization process (normalization process) and a spheroidizing annealing process with respect to the manufactured steel material for bearings as needed. The steel for bearings is manufactured by the above process.

[軸受部品]
本発明による軸受部品は、上記の軸受用鋼を用いて製造される。以下、本発明の軸受部品について説明する。
[Bearing parts]
The bearing component according to the present invention is manufactured using the bearing steel described above. Hereinafter, the bearing component of the present invention will be described.

[軸受部品の製造方法]
本発明の軸受部品の製造方法は、中間品成形工程と、焼入れ工程と、焼戻し工程とを備える。
[Production method of bearing parts]
The bearing component manufacturing method of the present invention includes an intermediate product forming step, a quenching step, and a tempering step.

[中間品成形工程]
初めに、軸受用鋼材を用いて中間品を成形する。たとえば、軸受用鋼材に対して熱間鍛造を実施して、粗形状の中間品を製造する。さらに、中間品に対して機械加工を実施して、中間品を所定の形状にする。機械加工はたとえば、切削や穿孔である。
[Intermediate product forming process]
First, an intermediate product is formed using steel for bearings. For example, hot forging is performed on the bearing steel material to produce a coarse intermediate product. Further, the intermediate product is machined to make the intermediate product into a predetermined shape. Machining is, for example, cutting or drilling.

[焼入れ工程]
成形された中間品に対し、焼入れ処理を実施する。焼入れ処理の加熱温度は、900℃以上である。焼入れ処理の加熱温度が900℃以上であれば、V及びCrの固溶量が高まる。その結果、複合炭化物の析出量が高まり、鋼の強度が高まる。好ましい焼入れ処理の加熱温度は930℃以上である。続いて急冷し、焼入れ処理を実施する。焼入れ処理は、たとえば油冷である。焼入れ処理は、水冷であってもよい。
[Quenching process]
Quenching is performed on the molded intermediate product. The heating temperature of the quenching process is 900 ° C. or higher. If the heating temperature of the quenching treatment is 900 ° C. or higher, the solid solution amount of V and Cr increases. As a result, the precipitation amount of the composite carbide increases and the strength of the steel increases. A preferable heating temperature for the quenching treatment is 930 ° C. or higher. Subsequently, it is rapidly cooled and a quenching process is performed. The quenching process is, for example, oil cooling. The quenching process may be water cooling.

[焼戻し工程]
焼入れ後の中間品に対し、焼戻し処理を行う。焼戻し処理の加熱温度は、250〜400℃である。通常よりも高い温度で焼戻すことにより、複合炭化物の析出量が高まり、軸受部品の強度が高まる。高温で焼戻すことによりさらに、残留オーステナイト粒を微細化することができる。焼戻し処理の加熱温度が250℃未満であれば、これらの効果は得られない。一方、焼戻し処理の加熱温度が400℃を超えれば、残留オーステナイトが焼戻しマルテンサイトへと変態する。この場合、軸受部品の転動疲労強度が低下する。したがって、焼戻し処理の加熱温度は250〜400℃である。好ましい焼戻し処理の加熱温度の下限は280℃である。好ましい焼戻し処理の加熱温度の上限は360℃である。
[Tempering process]
Tempering is performed on the intermediate product after quenching. The heating temperature in the tempering process is 250 to 400 ° C. By tempering at a temperature higher than usual, the precipitation amount of the composite carbide increases and the strength of the bearing component increases. By tempering at a high temperature, the retained austenite grains can be further refined. These effects cannot be obtained if the heating temperature of the tempering treatment is less than 250 ° C. On the other hand, if the heating temperature of the tempering treatment exceeds 400 ° C., the retained austenite is transformed into tempered martensite. In this case, the rolling fatigue strength of the bearing component is reduced. Therefore, the heating temperature of the tempering process is 250 to 400 ° C. The minimum of the heating temperature of a preferable tempering process is 280 degreeC. The upper limit of the heating temperature for the preferred tempering treatment is 360 ° C.

以上の工程により、軸受部品が製造される。本発明の軸受用鋼を用いて製造された軸受部品は、転動疲労寿命に優れる。   A bearing part is manufactured by the above process. Bearing parts manufactured using the steel for bearings of the present invention are excellent in rolling fatigue life.

[軸受部品の硬さについて]
本発明の軸受部品の表面のビッカース硬さは、670Hv以上である。軸受部品には高い荷重が負荷される。そのため、軸受部品には高い強度が要求される。したがって、本発明の軸受部品のビッカース硬さは、670Hv以上である。軸受部品のビッカース硬さは、焼戻し温度によって調整できる。好ましいビッカース硬さの下限は700Hvである。好ましいビッカース硬さの上限は800Hvであり、より好ましくは750Hvである。
[Hardness of bearing parts]
The Vickers hardness of the surface of the bearing component of the present invention is 670 Hv or more. High loads are applied to the bearing parts. Therefore, high strength is required for the bearing parts. Therefore, the Vickers hardness of the bearing component of the present invention is 670 Hv or more. The Vickers hardness of the bearing part can be adjusted by the tempering temperature. The lower limit of the preferred Vickers hardness is 700 Hv. The upper limit of the preferred Vickers hardness is 800 Hv, more preferably 750 Hv.

ビッカース硬さは、次の方法で測定できる。軸受部品の表面の任意の箇所から試験片を採取する。採取された試験片に対して、JIS Z 2244(2009)に準拠したビッカース硬さ試験を5回実施する。試験力は98.07Nとする。得られたビッカース硬さの平均を、軸受部品のビッカース硬さ(Hv)と定義する。   Vickers hardness can be measured by the following method. Take a specimen from any location on the surface of the bearing part. A Vickers hardness test based on JIS Z 2244 (2009) is performed 5 times on the collected specimen. The test force is 98.07N. The average of the obtained Vickers hardness is defined as the Vickers hardness (Hv) of the bearing part.

[軸受部品のミクロ組織について]
本発明の軸受部品のミクロ組織は、体積分率で5.0〜40%の残留オーステナイトを含む。残部の相のうち最も体積分率の多い相は焼戻しマルテンサイトである。さらに、ミクロ組織において、0.2〜2.0μmの円相当径を有する残留オーステナイト粒の数密度は10個/100μm以上である。円相当径とは、各残留オーステナイト粒の面積を、同じ面積を有する円に換算した場合の円の直径を意味する。
[Microstructure of bearing parts]
The microstructure of the bearing component of the present invention contains 5.0-40% residual austenite in volume fraction. Among the remaining phases, the phase with the highest volume fraction is tempered martensite. Furthermore, in the microstructure, the number density of residual austenite grains having a circle-equivalent diameter of 0.2 to 2.0 μm is 10/100 μm 2 or more. The equivalent circle diameter means the diameter of a circle when the area of each retained austenite grain is converted into a circle having the same area.

[残留オーステナイト体積分率について]
上述のとおり、残留オーステナイトは、軸受の転動疲労寿命を高める。残留オーステナイトは、焼入れ直後の鋼に最も多く含まれる。焼入れ直後の残留オーステナイト量はMsによって決定される。その後、焼戻しによって一部が焼戻しマルテンサイトへと変態する。
[Residual austenite volume fraction]
As described above, the retained austenite increases the rolling fatigue life of the bearing. Residual austenite is most abundant in steel immediately after quenching. The amount of retained austenite immediately after quenching is determined by Ms. Thereafter, part of the material is transformed into tempered martensite by tempering.

本発明ではSi含有量を高め、焼戻し時の残留オーステナイト量の低下を抑制する。軸受部品中の残留オーステナイトの体積分率が5%未満であれば、軸受部品の転動疲労寿命を高める効果は得られない。一方、軸受部品中の残留オーステナイトの体積分率が40%を超えれば、軸受部品の強度が低下し、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。したがって、軸受部品中の残留オーステナイトの体積分率は、5〜40%である。残留オーステナイトの体積分率の好ましい下限は8.0%である。残留オーステナイトの体積分率の好ましい上限は30%である。   In this invention, Si content is raised and the fall of the amount of retained austenite at the time of tempering is suppressed. If the volume fraction of retained austenite in the bearing part is less than 5%, the effect of increasing the rolling fatigue life of the bearing part cannot be obtained. On the other hand, if the volume fraction of retained austenite in the bearing component exceeds 40%, the strength of the bearing component decreases and the rolling fatigue life of the bearing component decreases. Therefore, the volume fraction of retained austenite in the bearing component is 5 to 40%. A preferred lower limit for the volume fraction of retained austenite is 8.0%. A preferable upper limit of the volume fraction of retained austenite is 30%.

残留オーステナイトの体積分率は、以下の方法で測定される。軸受部品のL断面(圧延方向及び圧下方向に平行な断面)に対して鏡面研磨を実施する。鏡面研磨された表面にX線を照射し、BCC相とFCC相の回折ピークの強度差から残留オーステナイト量を算出する。具体的には、2ピーク法により、CrKα線を用いたθ/2θ法によるXRD(X線回折)測定を実施する。そして、BCCの(211)ピークと、FCCの(220)ピークの測定強度比と理論強度比とに基づいて残留オーステナイト体積分率(%)を算出する。   The volume fraction of retained austenite is measured by the following method. Mirror polishing is performed on the L cross section of the bearing part (cross section parallel to the rolling direction and the rolling direction). The mirror-polished surface is irradiated with X-rays, and the amount of retained austenite is calculated from the intensity difference between the diffraction peaks of the BCC phase and the FCC phase. Specifically, XRD (X-ray diffraction) measurement by the θ / 2θ method using CrKα rays is performed by the two-peak method. Then, the residual austenite volume fraction (%) is calculated based on the measured intensity ratio and the theoretical intensity ratio of the (211) peak of BCC and the (220) peak of FCC.

本発明の軸受部品のミクロ組織の残部の相のうち、最大の体積分率を有する相は、焼戻しマルテンサイトである。より具体的には、ミクロ組織の残部のうち、体積分率で70%以上は焼戻しマルテンサイトからなる。焼戻しマルテンサイトは、焼入れマルテンサイトと比較して、靭性が高い。そのため、軸受として使用時に、割れや欠けを防ぐことができる。そのため、本発明のミクロ組織の残部は、焼戻しマルテンサイトを主体とする。   Of the remaining phases of the microstructure of the bearing component of the present invention, the phase having the largest volume fraction is tempered martensite. More specifically, 70% or more of the remaining volume of the microstructure is composed of tempered martensite. Tempered martensite has higher toughness than quenched martensite. Therefore, cracks and chipping can be prevented when used as a bearing. Therefore, the remainder of the microstructure of the present invention is mainly tempered martensite.

焼戻しマルテンサイトの体積分率は、以下の方法で測定される。軸受部品のL断面(圧延方向及び圧下方向に平行な断面)に対して鏡面研磨を実施する。鏡面研磨された表面を、3%ナイタール(3%硝酸−エタノール溶液)で腐食し、ミクロ組織を現出させる。500倍の光学顕微鏡で5視野観察(撮影)し、各視野のミクロ組織画像を生成する。生成されたミクロ組織画像から、コントラスト差に基づき、残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイト、その他の相を特定する。特定後、焼戻しマルテンサイトの面積を求め、各視野の面積から、焼戻しマルテンサイトの面積率を求める。各視野の焼戻しマルテンサイトの面積率の平均を、焼戻しマルテンサイトの体積分率(%)と定義する。   The volume fraction of tempered martensite is measured by the following method. Mirror polishing is performed on the L cross section of the bearing part (cross section parallel to the rolling direction and the rolling direction). The mirror-polished surface is corroded with 3% nital (3% nitric acid-ethanol solution) to reveal a microstructure. Five visual fields are observed (photographed) with a 500 × optical microscope, and a microstructure image of each visual field is generated. Based on the contrast difference, residual austenite, tempered martensite, and other phases are identified from the generated microstructure image. After identification, the area of tempered martensite is obtained, and the area ratio of tempered martensite is obtained from the area of each visual field. The average of the area ratio of tempered martensite in each visual field is defined as the volume fraction (%) of tempered martensite.

[微細残留オーステナイト粒の数密度について]
上述のとおり、微細に分散した残留オーステナイト粒は、応力によってマルテンサイトに変態しにくい。しかしながら、円相当径が2.0μmを超える残留オーステナイト粒は、応力誘起変態により容易にマルテンサイトに変態する。そのため、軸受部品として使用中、徐々に残留オーステナイトが減少し、転動疲労寿命が低下する。したがって、円相当径2.0μm以下の残留オーステナイトであれば、軸受部品の転動疲労寿命を高めることができる。なお、円相当径2.0μm以下の残留オーステナイト粒は、円相当径0.2μm以上であれば、客観的に計数できる。そこで、円相当径0.2〜2.0μmの残留オーステナイトを、本願発明の対象とする。
[Number density of fine retained austenite grains]
As described above, the finely dispersed residual austenite grains are difficult to transform into martensite due to stress. However, residual austenite grains having an equivalent circle diameter exceeding 2.0 μm are easily transformed into martensite by stress-induced transformation. Therefore, during use as a bearing component, the retained austenite gradually decreases, and the rolling fatigue life decreases. Accordingly, if the retained austenite has an equivalent circle diameter of 2.0 μm or less, the rolling fatigue life of the bearing part can be increased. The residual austenite grains having a circle equivalent diameter of 2.0 μm or less can be objectively counted as long as the circle equivalent diameter is 0.2 μm or more. Accordingly, retained austenite having an equivalent circle diameter of 0.2 to 2.0 μm is an object of the present invention.

さらに、0.2〜2.0μmの円相当径を有する微細残留オーステナイト粒が鋼中に多数分散していれば、軸受部品の転動疲労寿命を高めることができる。0.2〜2.0μmの円相当径を有する残留オーステナイト粒の数密度が10個/100μm未満であれば、この効果は得られない。したがって、0.2〜2.0μmの円相当径を有する残留オーステナイト粒の数密度は10個/100μm以上である。転動疲労寿命をさらに高めるための、0.2〜2.0μmの円相当径を有する残留オーステナイト粒の数密度の好ましい下限は25個/100μmである。なお、残留オーステナイトの体積分率が40%を超えなければ、残留オーステナイト粒の数密度は高い方が望ましい。 Furthermore, if a large number of fine retained austenite grains having an equivalent circle diameter of 0.2 to 2.0 μm are dispersed in the steel, the rolling fatigue life of the bearing component can be increased. If the number density of retained austenite grains having a circle-equivalent diameter of 0.2 to 2.0 μm is less than 10/100 μm 2 , this effect cannot be obtained. Therefore, the number density of residual austenite grains having a circle-equivalent diameter of 0.2 to 2.0 μm is 10/100 μm 2 or more. The preferred lower limit of the number density of retained austenite grains having a circle-equivalent diameter of 0.2 to 2.0 μm for further increasing the rolling fatigue life is 25/100 μm 2 . If the volume fraction of retained austenite does not exceed 40%, it is desirable that the number density of retained austenite grains be higher.

0.2〜2.0μmの円相当径を有する残留オーステナイト粒の数密度は、以下の方法で測定される。上述の方法でミクロ組織を現出させた軸受部品について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察する。具体的には、試験片の表面から任意の100μmの視野を10視野観察(撮影)し、各視野のSEM画像を生成する。生成されたSEM画像を画像処理(二値化処理)して、0.2〜2.0μmの円相当径を有する残留オーステナイト組織を特定する。各視野で求めた数密度の平均を求め、0.2〜2.0μmの円相当径を有する残留オーステナイト粒の数密度(個/100μm)と定義する。 The number density of residual austenite grains having a circle-equivalent diameter of 0.2 to 2.0 μm is measured by the following method. The bearing parts whose microstructure has been revealed by the above-described method are observed using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, 10 fields of view of 100 μm 2 are observed (photographed) from the surface of the test piece, and an SEM image of each field is generated. The generated SEM image is subjected to image processing (binarization processing), and a retained austenite structure having a circle-equivalent diameter of 0.2 to 2.0 μm is specified. The average of the number density obtained in each field of view is obtained and defined as the number density (number / 100 μm 2 ) of retained austenite grains having a circle-equivalent diameter of 0.2 to 2.0 μm.

[複合炭化物について]
本発明の軸受部品は、鋼中において、150〜300nmの長径を有する炭化物の数密度が50個/100μm以上である。本発明の軸受部品の鋼中には、炭化物として、V及びCrの複合炭化物と、セメンタイトと、その他炭化物とが含まれる。複合炭化物の長径は300nm以下である。一方、セメンタイトの長径は300nmを超える。さらに、その他炭化物の長径は150nm未満である。ところで、後述のSEM観察では、長径が150nm以上の炭化物を確実に確認できる。したがって、SEM観察で確認可能な150〜300nmの長径を有する炭化物は、複合炭化物を意味する。そこで、本発明では、150〜300nmの長径を有する炭化物の数密度を鋼の強度の指標とする。具体的には、鋼中に長径150〜300nmの炭化物の数密度が50個/100μm以上であれば、鋼中に複合炭化物が十分に析出しているため、鋼の強度を高めることができる。
[About composite carbide]
In the bearing component of the present invention, the number density of carbides having a major axis of 150 to 300 nm in steel is 50/100 μm 2 or more. In the steel of the bearing component of the present invention, V and Cr composite carbides, cementite, and other carbides are included as carbides. The major axis of the composite carbide is 300 nm or less. On the other hand, the long diameter of cementite exceeds 300 nm. Further, the major axis of other carbides is less than 150 nm. By the way, in SEM observation described later, a carbide having a major axis of 150 nm or more can be reliably confirmed. Therefore, a carbide having a major axis of 150 to 300 nm that can be confirmed by SEM observation means a composite carbide. Therefore, in the present invention, the number density of carbides having a major axis of 150 to 300 nm is used as an index of steel strength. Specifically, if the number density of carbides having a major axis of 150 to 300 nm in the steel is 50/100 μm 2 or more, the composite carbide is sufficiently precipitated in the steel, so that the strength of the steel can be increased. .

長径150〜300nmの炭化物が50個/100μm未満であれば、軸受部品の強度が不十分である。したがって、本発明の軸受部品は、鋼中において、長径150〜300nmの炭化物の数密度が50個/100μm以上である。好ましい炭化物の数密度は70個/100μmである。 If the number of carbides having a major axis of 150 to 300 nm is less than 50/100 μm 2 , the strength of the bearing component is insufficient. Therefore, in the bearing component of the present invention, the number density of carbide having a major axis of 150 to 300 nm is 50 pieces / 100 μm 2 or more in steel. A preferred number density of carbides is 70/100 μm 2 .

炭化物の数密度は、次の方法で測定される。上述のSEM画像(L断面のSEM画像)において、炭化物は焼戻しマルテンサイト母相とコントラストが異なるため、区別可能である。長径が150〜300nmの炭化物について、各視野で求めた数密度の平均を求め、長径150〜300nmの炭化物の数密度(個/100μm)と定義する。なお、長径は、炭化物の母相との界面の任意の2点を結ぶ直線のうち、最大の直線で定義される。 The number density of carbide is measured by the following method. In the above-mentioned SEM image (SEM image of the L cross section), the carbide is distinguishable because the contrast is different from the tempered martensite matrix. The average of the number density calculated | required in each visual field about the carbide | carbonized_material of long diameter 150-300 nm is calculated | required, and it defines as the number density (piece / 100 micrometer < 2 >) of the long diameter 150-300 nm carbide | carbonized_material. The major axis is defined as the largest straight line among the straight lines connecting any two points on the interface with the carbide matrix.

表1に示す化学組成を有する160kgの溶鋼を真空溶解で溶製し、インゴットを製造した。   160 kg of molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted by vacuum melting to produce an ingot.

表1を参照して、試験番号1〜18の化学組成は適切であり、Msは100〜220を満たし、Nfは0.50以下を満たした。一方、試験番号19〜27は、化学組成が不適切であるか、Msが100〜220を満たさないか、又は、Nfが0.50を超えた。   With reference to Table 1, the chemical composition of the test numbers 1-18 was appropriate, Ms satisfy | filled 100-220, and Nf satisfy | filled 0.50 or less. On the other hand, in the test numbers 19 to 27, the chemical composition was inappropriate, Ms did not satisfy 100 to 220, or Nf exceeded 0.50.

各試験番号のインゴットに対して熱間鍛造を実施して、直径70mmの丸棒(軸受用鋼材)を製造した。   The ingot of each test number was hot forged to produce a round bar (steel material for bearing) having a diameter of 70 mm.

製造した丸棒を1250℃で2時間保持する均熱処理を実施した。均熱処理後の鋼材を1000℃で30分保持し、その後徐冷するノルマ処理を実施した。   A soaking treatment was performed in which the manufactured round bar was held at 1250 ° C. for 2 hours. The steel material after the soaking was held at 1000 ° C. for 30 minutes, and then subjected to a normal treatment that was gradually cooled.

[擬似軸受部品(森式スラスト転動疲労試験片)の製造]
ノルマ処理後の丸棒を機械加工して、直径58mmのリング状の森式スラスト転動疲労試験片の粗形状の中間品を作製した。
[Manufacture of pseudo bearing parts (Mori-type thrust rolling fatigue test piece)]
The round bar after the normal treatment was machined to produce a coarse intermediate product of a ring-shaped forest thrust rolling fatigue test piece having a diameter of 58 mm.

作製された中間品に対して焼入れ及び焼戻しを実施した。具体的には、中間品を950℃で30分加熱し、その後60℃の油で焼入れを実施した。さらに、焼入れ後の中間品を250〜400℃で30分加熱し、表面のビッカース硬さが700±30Hvになるように、焼戻し処理を実施した。焼戻し処理後の中間品に対して研削加工及び研磨加工を実施して、軸受部品を模擬した、直径58mmのリング状の森式スラスト転動疲労試験片を作製した。   Quenching and tempering were performed on the produced intermediate product. Specifically, the intermediate product was heated at 950 ° C. for 30 minutes, and then quenched with oil at 60 ° C. Further, the intermediate product after quenching was heated at 250 to 400 ° C. for 30 minutes, and a tempering treatment was performed so that the surface Vickers hardness became 700 ± 30 Hv. The intermediate product after the tempering treatment was ground and polished to produce a ring-shaped forest thrust rolling fatigue test piece having a diameter of 58 mm, simulating a bearing component.

[評価試験]
森式スラスト転動疲労試験片に対して、次のミクロ組織観察、及び転動疲労試験を実施した。
[Evaluation test]
The following microstructure observation and rolling fatigue test were performed on the Mori type thrust rolling fatigue test piece.

[ミクロ組織観察]
ミクロ組織観察は、次の方法で実施した。各試験番号の転動疲労試験片に対し、上述のXRD2ピーク法を用いて残留オーステナイトの体積分率(%)を測定した。続いて上述の方法で、SEM観察を用いて各残留オーステナイト粒の円相当径(μm)を測定した。さらに、円相当径0.2〜2.0μmの残留オーステナイト粒を特定し、数密度(個/100μm)を測定した。これらの結果を表2に示す。
[Microstructure observation]
Microstructure observation was carried out by the following method. The volume fraction (%) of retained austenite was measured using the XRD2 peak method described above for the rolling fatigue test pieces of each test number. Subsequently, the equivalent circle diameter (μm) of each retained austenite grain was measured by SEM observation by the above-described method. Furthermore, residual austenite grains having an equivalent circle diameter of 0.2 to 2.0 μm were specified, and the number density (pieces / 100 μm 2 ) was measured. These results are shown in Table 2.

[炭化物の数密度測定]
上述の方法で、SEM観察を用いて炭化物の長径(nm)を測定した。さらに、長径150〜300nmの炭化物を特定し、数密度(個/100μm)を測定した。この結果を表2に示す。
[Number density measurement of carbides]
With the above-mentioned method, the major axis (nm) of the carbide was measured using SEM observation. Furthermore, the carbide | carbonized_material of 150-300 nm of long diameters was specified, and the number density (piece / 100 micrometer < 2 >) was measured. The results are shown in Table 2.

[転動疲労試験]
転動疲労試験は、次の方法で実施した。各試験番号の転動疲労試験片と、上レースとしての呼び番号#51305のスラスト軸受レースと、鋼球3球とを組み合わせて、転動疲労試験を実施した。具体的には、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。ワイブルプロットから転動疲労寿命L10(×10cycles)を求めた。この結果を表2に示す。
[Rolling fatigue test]
The rolling fatigue test was carried out by the following method. A rolling fatigue test was carried out by combining a rolling fatigue test piece of each test number, a thrust bearing race of nominal number # 51305 as an upper race, and three steel balls. Specifically, a test with a durability of 200 × 10 6 was repeated 10 times in a state where the test load was 400 kgf, the maximum surface pressure was 5.23 GPa, the rotation speed was 1200 rpm, and the lubricating oil was immersed in Crisef H8. The rolling fatigue life L 10 (× 10 6 cycles) was determined from the Weibull plot. The results are shown in Table 2.

[評価結果]
表1、2を参照して、試験番号1〜18の化学組成は適切であり、Msは100〜220を満たし、Nfは0.50以下を満たした。そのため、残留オーステナイトの体積分率(%)、残留オーステナイトの数密度(個/100μm)、及び、炭化物の数密度(個/100μm)は本願発明の範囲内であった。その結果、転動疲労寿命L10(×10cycles)は50以上となり、優れた転動疲労寿命を示した。
[Evaluation results]
With reference to Tables 1 and 2, the chemical compositions of test numbers 1 to 18 were appropriate, Ms satisfied 100 to 220, and Nf satisfied 0.50 or less. Therefore, the volume fraction of retained austenite (%), the number density of retained austenite (pieces / 100 μm 2 ), and the number density of carbides (pieces / 100 μm 2 ) were within the scope of the present invention. As a result, the rolling fatigue life L 10 (× 10 6 cycles) was 50 or more, indicating an excellent rolling fatigue life.

一方、試験番号19のSi含有量は低すぎた。そのため、残留オーステナイトの体積分率が低すぎた。残留オーステナイトの数密度が低すぎた。さらに、炭化物の数密度が低すぎた。その結果、転動疲労寿命が低かった。   On the other hand, the Si content of Test No. 19 was too low. Therefore, the volume fraction of retained austenite was too low. The number density of retained austenite was too low. Furthermore, the number density of carbides was too low. As a result, the rolling fatigue life was low.

試験番号20のMsは高すぎた。そのため、残留オーステナイトの体積分率が低すぎた。さらに、残留オーステナイトの数密度が低すぎた。その結果、転動疲労寿命が低かった。   Ms of test number 20 was too high. Therefore, the volume fraction of retained austenite was too low. Furthermore, the number density of retained austenite was too low. As a result, the rolling fatigue life was low.

試験番号21のMsは低すぎた。そのため、残留オーステナイトの体積分率が高すぎた。その結果、転動疲労寿命が低かった。   Ms of test number 21 was too low. Therefore, the volume fraction of retained austenite was too high. As a result, the rolling fatigue life was low.

試験番号22のCr含有量は低すぎた。そのため、炭化物の数密度が低すぎた。その結果、転動疲労寿命が低かった。   The Cr content of test number 22 was too low. Therefore, the number density of carbides was too low. As a result, the rolling fatigue life was low.

試験番号23のCr含有量は高すぎた。その結果、転動疲労寿命が低かった。   The Cr content of test number 23 was too high. As a result, the rolling fatigue life was low.

試験番号24のV含有量は低すぎた。そのため、炭化物の数密度が低すぎた。その結果、転動疲労寿命が低かった。   The V content of test number 24 was too low. Therefore, the number density of carbides was too low. As a result, the rolling fatigue life was low.

試験番号25のV含有量は高すぎた。その結果、転動疲労寿命が低かった。   The V content of test number 25 was too high. As a result, the rolling fatigue life was low.

試験番号26のAl含有量は低すぎた。さらに、Nfは高すぎた。そのため、炭化物の数密度が低すぎた。その結果、転動疲労寿命が低かった。   The Al content of test number 26 was too low. Furthermore, Nf was too high. Therefore, the number density of carbides was too low. As a result, the rolling fatigue life was low.

試験番号27のNfは高すぎた。そのため、炭化物の数密度が低すぎた。その結果、転動疲労寿命が低かった。   Nf of test number 27 was too high. Therefore, the number density of carbides was too low. As a result, the rolling fatigue life was low.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be carried out by appropriately changing the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

本発明による軸受用鋼は、軸受部材用の鋼として広く適用可能であり、特に、転がり軸受部材用の鋼として適式である。   The steel for bearings according to the present invention can be widely applied as steel for bearing members, and is particularly suitable as steel for rolling bearing members.

Claims (4)

質量%で、
C:0.40〜1.00%、
Si:0.75〜3.00%、
Mn:0.30〜2.00%、
P:0.015%以下、
S:0.015%以下、
Cr:0.10〜1.60%、
V:0.10%超〜1.00%、
Al:0.010〜0.500%、
N:0.015%以下、
Mo:0〜1.00%、
Cu:0〜1.00%、
Ni:0〜3.00%、
Ti:0〜0.100%、及び、
Nb:0〜0.100%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
式(1)で定義されるMsが100〜220であり、
式(2)で定義されるNfが0.5以下である化学組成を有する、軸受用鋼。
Ms=539−423C−30Mn−11Si−12Cr−7Mo−18Ni−18Cu (1)
Nf=(N/14)/(Al/27+Ti/46+Nb/93) (2)
ここで、式(1)及び式(2)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
% By mass
C: 0.40 to 1.00%,
Si: 0.75 to 3.00%,
Mn: 0.30 to 2.00%
P: 0.015% or less,
S: 0.015% or less,
Cr: 0.10 to 1.60%,
V: more than 0.10% to 1.00%,
Al: 0.010 to 0.500%,
N: 0.015% or less,
Mo: 0 to 1.00%,
Cu: 0 to 1.00%,
Ni: 0 to 3.00%,
Ti: 0 to 0.100%, and
Nb: 0 to 0.100% is contained, the balance consists of Fe and impurities,
Ms defined by the formula (1) is 100 to 220,
A bearing steel having a chemical composition in which Nf defined by the formula (2) is 0.5 or less.
Ms = 539-423C-30Mn-11Si-12Cr-7Mo-18Ni-18Cu (1)
Nf = (N / 14) / (Al / 27 + Ti / 46 + Nb / 93) (2)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbols in the formulas (1) and (2).
請求項1に記載の軸受用鋼であって、
前記化学組成は、
Mo:0.10〜1.00%、
Cu:0.10〜1.00%、及び、
Ni:0.10〜3.00%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、軸受用鋼。
The bearing steel according to claim 1,
The chemical composition is
Mo: 0.10 to 1.00%,
Cu: 0.10 to 1.00%, and
Ni: Steel for bearings containing one or more selected from the group consisting of 0.10 to 3.00%.
請求項1又は請求項2に記載の軸受用鋼であって、
前記化学組成は、
Ti:0.010〜0.100%、及び、
Nb:0.010〜0.100%からなる群から選択される1種以上を含有する、軸受用鋼。
The bearing steel according to claim 1 or 2,
The chemical composition is
Ti: 0.010 to 0.100%, and
Nb: Steel for bearings containing at least one selected from the group consisting of 0.010 to 0.100%.
軸受部品であって、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の化学組成を有し、
前記軸受部品の表面のビッカース硬さが670Hv以上であり、
前記軸受部品の組織は、体積分率で5〜40%の残留オーステナイトを含有し、残部の相のうち最大の体積分率を有する相は焼戻しマルテンサイトであり、
0.2〜2.0μmの円相当径を有する前記残留オーステナイト粒の数密度が10個/100μm以上であり、
150〜300nmの長径を有する炭化物の数密度が50個/100μm以上である、軸受部品。
Bearing parts,
Having the chemical composition according to any one of claims 1 to 3,
The surface of the bearing part has a Vickers hardness of 670 Hv or more,
The structure of the bearing component contains 5-40% residual austenite in volume fraction, and the phase having the largest volume fraction among the remaining phases is tempered martensite,
The number density of the residual austenite grains having an equivalent circle diameter of 0.2 to 2.0 μm is 10/100 μm 2 or more,
The bearing part whose number density of the carbide | carbonized_material which has a major axis of 150-300 nm is 50 piece / 100 micrometer < 2 > or more.
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