作为渗碳氮化轴承部件的坯料的钢材制造技术

提供一种作为渗碳氮化轴承部件的坯料的钢材，其切削性优异，并且在渗碳氮化处理后，其耐磨耗性、芯部的韧性、和在产氢环境下伴随有组织变化的剥离寿命优异。钢材的化学组成以质量％计为C：0.15～0.45％、Si：0.50％以下、Mn：0.20～0.60％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Cr：0.80～1.50％、Mo：0.17～0.30％、V：0.24～0.40％、Al：0.005～0.100％、N：0.0300％以下、O：0.0015％以下、以及余量：Fe和杂质，且所述化学组成满足实施方式所述的式(1)～式(4)，显微组织中的铁素体和珠光体的总面积率为10.0％以上，电解提取残渣中的V含量(质量％)相对于化学组成中的V含量(质量％)的比例为10.0％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为渗碳氮化轴承部件的坯料的钢材
本申请涉及一种钢材，更详细而言，涉及一种作为渗碳氮化轴承部件的坯料的钢材，所述渗碳氮化轴承部件为经渗碳氮化处理的轴承部件。
技术介绍
作为轴承部件的坯料的钢材以JISG4805(2008)规定的SUJ2为代表。这些钢材通过以下方法制成轴承部件。对钢材实施热锻和/或切削加工，制造所期望的形状的中间品。对中间品实施热处理，调整钢材的硬度和显微组织。热处理为例如淬火回火、渗碳处理或渗碳氮化处理等。通过以上工序，制造出具有所期望的轴承性能(耐磨耗性和轴承部件的芯部的韧性)的轴承部件。作为轴承性能，尤其在要求耐磨耗性的情况下，作为上述热处理，实施渗碳氮化处理。本说明书中，渗碳氮化处理指的是，实施渗碳氮化淬火和回火的处理。渗碳氮化处理中，在钢材的表层形成渗碳氮化层，使钢材的表层硬化。本说明书中，将实施了渗碳氮化处理的轴承部件称为渗碳氮化轴承部件。日本特开平8-49057号公报(专利文献1)、日本特开平11-12684号公报(专利文献2)和国际公开第2016/017162号(专利文献3)中提出了提高轴承部件的耐磨耗性和韧性等的技术。专利文献1公开的滚动轴承中，套圈和滚动体中的至少一个以在C：0.1～0.7重量％、Cr：0.5～3.0重量％、Mn：0.3～1.2重量％、Si：0.3～1.5重量％、Mo：3重量％以下的中低碳低合金钢中含有V：0.8～2.0重量％的钢作为坯料。在对于使用该坯料所形成的产品的热处理时，实施渗碳或渗碳氮化处理，使产品表面的碳浓度为0.8～1.5重量％、且表面的V/C浓度比满足1～2.5的关系。专利文献1中记载了该滚动轴承在表面析出V碳化物，从而可提高耐磨耗性。专利文献2公开的冷锻用表面渗碳钢的铁素体+珠光体的面积率为75％以上，铁素体的平均粒径为40μm以下，珠光体的平均粒径为30μm以下。专利文献2中记载了该冷锻用表面渗碳钢通过具有上述显微组织，可提高耐磨耗性。专利文献3公开的渗碳氮化轴承用钢具有如下化学组成：以质量％计，含有C：0.22～0.45％、Si：0.50％以下、Mn：0.40～1.50％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Cr：0.30～2.0％、Mo：0.10～0.35％、V：0.20～0.40％、Al：0.005～0.10％、N：0.030％以下、O：0.0015％以下、B：0～0.0050％、Nb：0～0.10％、和Ti：0～0.10％，余量为Fe和杂质，且满足式(1)和式(2)。其中，式(1)为1.20＜0.4Cr+0.4Mo+4.5V＜2.60，式(2)为2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+Mo+V＞2.20。专利文献3中记载了该渗碳氮化轴承用钢即使不含Ni，淬火性也优异，热处理后的韧性、耐磨耗性和表面起点剥离寿命优异。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8-49057号公报专利文献2：日本特开平11-12684号公报专利文献3：国际公开第2016/017162号
技术实现思路
专利技术要解决的问题另一方面，对于轴承部件来说，既存在用于矿山机械用途或建设机械用途的中型或大型的轴承部件，也存在用于汽车用途的小型轴承部件。小型轴承部件有例如适用于发动机内的轴承部件等。汽车用途的轴承部件常常在发动机油等润滑油循环的环境下使用。最近，出于改善油耗的目的，有的降低润滑油的粘度来降低摩擦阻力和传动阻力，或降低所循环的润滑油的用量。因此，使用过程中的润滑油变得容易分解而产生氢。一旦在轴承部件的使用环境中产生了氢，氢就会从外部侵入轴承部件内。侵入的氢在轴承部件的部分显微组织中带来组织变化。轴承部件在使用过程中的组织变化将导致轴承部件的剥离寿命下降。以下，本说明书中，将产生导致组织变化的氢的环境称为“产氢环境”。上述专利文献1～3中，并未对产氢环境下渗碳氮化轴承部件的剥离寿命进行研究。另外，就作为渗碳氮化轴承部件的坯料的钢材来说，对于制造渗碳氮化轴承部件的工序的热锻后的中间品，有时会实施用于制成最终形状的切削加工。在这种情况下，对于作为渗碳氮化轴承部件的坯料的钢材也要求优异的切削性。本申请的目的在于提供一种作为渗碳氮化轴承部件的坯料的钢材，其切削性优异，且渗碳氮化处理后的渗碳氮化轴承部件的耐磨耗性、芯部的韧性、和在产氢环境下伴随有组织变化的剥离寿命优异。用于解决问题的方案本申请提供的钢材的化学组成以质量％为C：0.15～0.45％、Si：0.50％以下、Mn：0.20～0.60％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Cr：0.80～1.50％、Mo：0.17～0.30％、V：0.24～0.40％、Al：0.005～0.100％、N：0.0300％以下、O：0.0015％以下、Cu：0～0.20％、Ni：0～0.20％、B：0～0.0050％、Nb：0～0.100％、Ti：0～0.100％、Ca：0～0.0010％、以及余量：Fe和杂质，并且，所述化学组成满足式(1)～式(4)，显微组织中的铁素体和珠光体的总面积率为10.0％以上、其余为贝氏体，电解提取残渣中的V含量(质量％)相对于所述化学组成中的V含量(质量％)的比例为10.0％以下。1.50＜0.4Cr+0.4Mo+4.5V＜2.45(1)2.20＜2.7C+0.4Si+Mn+0.45Ni+0.8Cr+Mo+V＜2.80(2)Mo/V≥0.58(3)(Mo+V+Cr)/(Mn+20P)≥2.40(4)其中，式(1)～式(4)中的各元素符号处代入对应元素的含量(质量％)。专利技术的效果本申请提供的钢材的切削性优异，并且在渗碳氮化处理后，其耐磨耗性、芯部的韧性、和在产氢环境下伴随有组织变化的剥离寿命优异。附图说明图1为示出对相当于JISG4805(2008)规定的SUJ2的钢材实施了淬火和回火而得到的轴承部件(比较例)、和具有上述化学组成且满足式(1)～式(4)、同时电解提取残渣中的V含量(质量％)相对于化学组成中的V含量(质量％)的比例为10.0％以下的本实施方式的钢材经渗碳氮化处理而制造得到的轴承部件(渗碳氮化轴承部件：本专利技术例)在产氢环境下的剥离寿命(Hr)的图。图2为示出以实施例中的淬火性评价试验和韧性评价试验用的试验片为对象的淬火和回火的加热模式的图。图3为实施例的辊点蚀试验中使用的小辊试验片的中间品的侧视图。图4为实施例的辊点蚀试验中使用的小辊试验片的侧视图。图5为实施例的辊点蚀试验中使用的大辊的主视图。具体实施方式本专利技术人等对作为渗碳氮化轴承部件的坯料的钢材的切削性、和渗碳氮化处理后的渗碳氮化轴承部件的耐磨耗性、芯部的韧性、和在产氢环境下伴随有组织变化的剥离寿命进行了调查和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢材，/n其化学组成以质量％计为/nC：0.15～0.45％、/nSi：0.50％以下、/nMn：0.20～0.60％、/nP：0.015％以下、/nS：0.005％以下、/nCr：0.80～1.50％、/nMo：0.17～0.30％、/nV：0.24～0.40％、/nAl：0.005～0.100％、/nN：0.0300％以下、/nO：0.0015％以下、/nCu：0～0.20％、/nNi：0～0.20％、/nB：0～0.0050％、/nNb：0～0.100％、/nTi：0～0.100％、/nCa：0～0.0010％、以及/n余量：Fe和杂质，并且，/n所述化学组成满足式(1)～式(4)，/n显微组织中的铁素体和珠光体的总面积率为10.0％以上、其余为贝氏体，/n电解提取残渣中的以质量％计的V含量相对于所述化学组成中的以质量％计的V含量的比例为10.0％以下，/n1.50＜0.4Cr+0.4Mo+4.5V＜2.45 (1)/n2.20＜2.7C+0.4Si+Mn+0.45Ni+0.8Cr+Mo+V＜2.80 (2)/nMo/V≥0.58 (3)/n(Mo+V+Cr)/(Mn+20P)≥2.40 (4)/n其中，式(1)～式(4)中的各元素符号处代入对应元素的以质量％计的含量。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181227 JP 2018-2456991.一种钢材，
其化学组成以质量％计为
C：0.15～0.45％、
Si：0.50％以下、
Mn：0.20～0.60％、
P：0.015％以下、
S：0.005％以下、
Cr：0.80～1.50％、
Mo：0.17～0.30％、
V：0.24～0.40％、
Al：0.005～0.100％、
N：0.0300％以下、
O：0.0015％以下、
Cu：0～0.20％、
Ni：0～0.20％、
B：0～0.0050％、
Nb：0～0.100％、
Ti：0～0.100％、
Ca：0～0.0010％、以及
余量：Fe和杂质，并且，
所述化学组成满足式(1)～式(4)，
显微组织中的铁素体和珠光体的总面积率为10.0％以上、其余为贝氏体，
电解提取残渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：根石丰，山下朋广，平上大辅，铃木崇久，小山达也，佐田隆，金谷康平，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，株式会社捷太格特，
类型：发明
国别省市：日本;JP