轴承部件制造技术

本发明专利技术的轴承部件是即使在混入异物的环境下也具有优异的滚动疲劳寿命的轴承部件，其化学成分以质量％计含有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％，将以下元素限制在P：0.025％以下、S：0.025％以下、O：0.0010％以下，而且任意地含有规定量的Mo、B、Cu、Ni、Ca，剩余部分含有铁及杂质，金属组织为残留奥氏体、球状渗碳体及马氏体，所述残留奥氏体的量以体积％计为15％～25％，原奥氏体的平均粒径为8.0μm以下，以当量圆直径计为0.02μm以上且3.0μm以下的空隙的个数密度为2000个/mm2以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及针状轴承(滚针轴承)、滚柱轴承等轴承部件。本申请基于2014年1月10日在日本提出的特愿2014-3338号及2014年4月16日在日本提出的特愿2014-84952主张优先权，在此引用其内容。
技术介绍
对于针状轴承、滚柱轴承、滚球轴承等轴承部件，即使在润滑油中混入毛刺或磨损粉等异物的状态下、即在混入异物的环境下也继续使用。因此，混入异物的环境下的轴承部件的滚动疲劳寿命的提高是重要的。为了在混入异物的环境下提高轴承部件的滚动疲劳寿命，已知增加残留奥氏体是有效的。因此，对轴承部件用钢材进行渗碳处理或氮化处理等表面处理。但是，轴承部件用钢材的渗碳处理或氮化处理等表面处理不仅成本高，而且有因受处理气氛波动的影响而使质量产生波动的问题。因此，例如，在专利文献1中，公开了将渗碳处理及氮化处理省略而通过淬火及回火处理来含有大量残留奥氏体的轴承用钢材。专利文献1中公开的轴承部件，通过在钢中含有C、Mn、Ni或Mo，降低马氏体转变开始温度(Ms点)，来确保残留奥氏体量。可是，如果为确保残留奥氏体量而增加钢中的Mn添加量，则轴承部件用钢材的淬透性提高。其结果是，在热轧后的冷却时生成马氏体等过冷组织，使轴承部件的加工性及延展性、韧性降低。此外，专利文献2中，公开了使用球状渗碳体抑制粒径的粗大化而生成残留奥氏体的方法。但是，在专利文献2公开的方法中进行了高温且长时间的球化热处理。其结果是，C在奥氏体相中固溶，球状渗碳体的个数密度不充分。另外，原奥氏体的平均粒径粗大化，不能得到充分的改善滚动疲劳寿命的效果。已知如果因球化热处理的处理时间长而增加处理次数，则提高生产成本，生产效率恶化。针对这一问题，例如，专利文献3中，公开了由本发
明人们中的部分人专利技术的、不实施球化热处理的可进行拉丝加工的轴承部件用高碳钢轧制线材。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-124215号公报专利文献2：日本特开2007-077432号公报专利文献3：国际公开WO2013-108828号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是已知：如果如专利文献1那样增加钢中的Mn含量，则基于上述理由，难以通过省略球化热处理来加工轴承部件用钢材。此外，得知：为了利用专利文献3的原料来制造混入异物的环境下的滚动疲劳寿命优异的轴承部件，需要通过拉丝加工和控制淬火温度的淬火处理来控制组织。本专利技术是基于这样的实情而完成的，其目的在于，提供一种为了确保优异的拉丝加工性而抑制Mn含量、且在不实施球化热处理的情况下混入异物的环境下的滚动疲劳寿命优异的轴承部件。用于解决课题的手段本专利技术人们发现：通过使原奥氏体的平均粒径微细化至8.0μm以下，可将残留奥氏体量以体积％计控制在15％～25％。另外，还发现：通过使以当量圆直径计为0.02μm以上且3.0μm以下的空隙的个数密度在2000个/mm2以下，即使在混入异物的环境下，也能提高轴承部件的滚动疲劳寿命。本专利技术的主旨如下所述。(1)本专利技术的一实施方式涉及的轴承部件的化学成分以质量％计含有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％，将以下元素限制在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，剩余部分含有铁及杂质，金属组织为残留奥氏体、球状渗碳体及马氏体，所述残留奥氏体量以体积％计为15％～25％，且原奥氏体的平均粒径为
8.0μm以下，在所述金属组织中，以当量圆直径计为0.02μm以上且3.0μm以下的空隙的个数密度为2000个/mm2以下。(2)在上述(1)所述的轴承部件中，所述化学成分也可以以质量％计含有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种以上。(3)在上述(1)或(2)所述的轴承部件中，也可以为：所述轴承部件的维氏硬度为750Hv以上，而且，在将具有750Hv～800Hv的硬度的粒径为100μm～180μm的铁粉1g混入到润滑油1L中的环境下即混入异物的环境下的滚动疲劳寿命为5.0×106以上。专利技术效果根据本专利技术的上述方式，通过控制原奥氏体的平均粒径及残留奥氏体量、规定尺寸的空隙的个数密度，能够得到即使在混入异物的环境下也具有优异的滚动疲劳寿命的轴承部件。而且，通过在汽车及工业用机械等中应用上述方式的轴承部件，能够实现机械的长寿命化。附图说明图1是表示轴承部件的金属组织的图。图2是表示原奥氏体的平均粒径和残留奥氏体量的关系的图。图3是表示残留奥氏体量和混入异物的环境下的滚动疲劳寿命的关系的图。图4是表示以当量圆直径计为0.02μm以上且3.0μm以下的空隙的个数密度和混入异物的环境下的滚动疲劳特性的关系的图。具体实施方式对于提高混入异物的环境下的滚动疲劳寿命，有效的方法是增加残留奥氏体量及降低规定尺寸的空隙的个数密度。本专利技术人们对适当的残留奥氏体量及控制残留奥氏体量的制造条件进行了研究，得到以下的见识。再者，残留奥氏体量(体积％)例如可通过利用X射线衍射的马氏体α(211)的衍射强度与残留奥氏体γ(220)的衍射强度的比进行测定。残留奥氏体量例如可采用Rigaku公司制造的RINT2500来求出。伴随着残留奥氏体量的增加，即使在混入异物的环境下滚动疲劳寿命也提高。为了稳定地得到此效果，必要的残留奥氏体量以体积％计为15％以上。另一方面，如果残留奥氏体量以体积％计超过25％，例如，则以维氏硬度计低于750Hv等硬度下降，轴承部件的强度降低。此外，尺寸的时效变化(时效劣化)增大，招致作为轴承部件的功能下降。所以，为了提高混入异物的环境下的轴承部件的滚动疲劳寿命，将残留奥氏体量以体积％计控制在15％～25％是必要的。淬火处理时，为了使残留奥氏体量增加，使奥氏体相稳定化是必要的。此外，马氏体转变开始温度(Ms点)的低温化是有效的。Ms点受到奥氏体相中的C、Si、Mn等元素的固溶量的影响，特别是被奥氏体相中固溶的C量大大影响。但是，如果为了使固溶的C量增加，而提高淬火处理的加热温度，则原奥氏体的平均粒径粗大化。而且，固溶在淬火处理后的马氏体中的C量增加。因此，轴承部件的滚动疲劳寿命及韧性降低。因而，本专利技术人们着眼于利用晶粒的微细化使奥氏体相稳定化。进行了研究的结果得知：通过对珠光体组织的轴承部件用钢材(珠光体钢)进行拉丝加工，使导入的加工应变和淬火处理的加热温度适当化，能够使原奥氏体的平均粒径微细化。而且，得到以下见识，即：将残留奥氏体量以体积％计控制在15％～25％的轴承部件的原奥氏体的平均粒径为8.0μm以下。再者，原奥氏体的平均粒径可通过以下的方法得到。首先，在轴承部件的长度方向的中心，通过研磨及腐蚀而在与长度方向垂直的C断面出现原奥氏体晶界。接着，从C断面的中心以半径3mm的范围作为中心部，采用光学显微镜以400倍的视场拍摄该中心部。然后，从拍摄的图像利用JISG 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承部件，其特征在于，其化学成分以质量％计含有：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％，将以下元素限制在：P：0.025％以下、S：0.025％以下、O：0.0010％以下，而且任意地含有：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，剩余部分含有铁及杂质；金属组织为残留奥氏体、球状渗碳体及马氏体，所述残留奥氏体的量以体积％计为15％～25％，且原奥氏体的平均粒径为8.0μm以下；在所述金属组织中，以当量圆直径计为0.02μm以上且3.0μm以下的空隙的个数密度为2000个/mm2以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.10 JP 2014-003338;2014.04.16 JP 2014-084951.一种轴承部件，其特征在于，其化学成分以质量％计含有：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％，将以下元素限制在：P：0.025％以下、S：0.025％以下、O：0.0010％以下，而且任意地含有：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，剩余部分含有铁及杂质；金属组织为残留奥氏体、球状渗碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂本昌，儿玉顺一，根石丰，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP