滚动疲劳特性优异的钢材制造技术

本发明专利技术提供一种制造性高、滚动疲劳特性得以提高的钢材，其含有C：0.65～1.30％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.1～2.00％、P：0.050％以下(不包括0％)、S：0.050％以下(不包括0％)、Cr：0.15～2.00％、Al：0.010～0.100％、N：0.025％以下(不包括0％)、Ti：0.015％以下(不包括0％)以及O：0.0025％以下(不包括0％)，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，分散于钢中的Al系氮化合物的平均圆当量直径为25～200nm，圆当量直径为25～200nm的Al系氮化合物的个数密度为1.1个/μm2以上且6.0个/μm2以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种制造性高、滚动疲劳特性得以提高的钢材，其含有C：0.65～1.30％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.1～2.00％、P：0.050％以下(不包括0％)、S：0.050％以下(不包括0％)、Cr：0.15～2.00％、Al：0.010～0.100％、N：0.025％以下(不包括0％)、Ti：0.015％以下(不包括0％)以及O：0.0025％以下(不包括0％)，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，分散于钢中的Al系氮化合物的平均圆当量直径为25～200nm，圆当量直径为25～200nm的Al系氮化合物的个数密度为1.1个/μm2以上且6.0个/μm2以下。【专利说明】滚动疲劳特性优异的钢材
本专利技术涉及在用于汽车、各种产业机械等的轴承部件、机械结构用部件中所应用的钢材，尤其涉及在作为上述各种部件材料使用时能够发挥优异的滚动疲劳特性的钢材。
技术介绍
轴承、曲轴(crank shaft)等部件是支撑机械类的旋转部、滑动部的重要部件，由于有时还会使接触面压相当高、并且外力发生变动，因此大多情况下所使用的环境过于严酷。因此，对于作为其原材料的钢材要求优异的耐久性。近年来，随着机械类的高性能化、轻量化的推进，这样的要求也逐年变得严苛。为了提高軸部件的耐久性，与润湿性有关的技术的改善也较为重要，而尤为重要的要件为钢材的滚动疲劳特性优异。就在轴承中所使用的钢材而言，一直以来在JIS 64805(1999)中规定的SUJ2等高碳铬轴承钢被用作在汽车、各种产业机械等各种领域中所用的轴承的材料。但是，由于接触面压非常高的滚珠轴承、滚柱轴承等内?外轮和转动体等被使用在过于严酷的环境中，因此轴承存在容易因非常微细的缺陷(夹杂物等)产生疲劳破坏等问题。与该问题相对，为了降低保守的次数，尝试了延长滚动疲劳寿命本身这样的轴承用钢材的改善。在例如专利文献I中提出了以下方案:在轴承材料中规定Ti和Al的含量并且在球状化退火后进行加热处理，由此控制微细的Ti碳化物、Ti碳氮化物、Al氮化物等的量，由此，通过将旧奥氏体晶粒(旧Y晶粒)微细化，从而提高滚动疲劳特性。但是，在上述技术中，Ti含量非常高而达到0.26%以上，存在不仅使钢材的成本变高、而且还会使钢材的加 工性降低的问题。此外，采用上述技术的钢材有时在铸造时容易产生粗大的TiN，并因该析出物的生成而使疲劳寿命产生偏差。另一方面，采用上述技术的钢材存在以下问题:A1的含量也达到0.11%以上，会因在铸造时和轧制时生成的Al系氮化合物而发生破裂、损伤等，制造性变差。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第3591236号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术鉴于上述情况而完成，其目的在于提供制造性高、滚动疲劳特性得以提高的钢材。用于解决问题的手段能够达成上述目的的本专利技术的钢材具有以下几个要点:含有C:0.65~1.30%(质量％的含义、下同)、S1:0.05~1.00%, Mn:0.1~2.00%, P:0.050%以下(不包括0% )、S:0.050% 以下(不包括 0% ) ,Cr:0.15 ~2.00%,Al:0.010 ~0.100%,N:0.025%以下(不包括0% )、Ti:0.015%以下(不包括0% )以及O:0.0025%以下(不包括0% )，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，分散于钢中的Al系氮化合物的平均圆当量直径为25~200nm，圆当量直径为25~200nm的Al系氮化合物的个数密度为1.1个/ym2以上且6.0个/ ii m2以下。另外，上述“圆当量直径”是指设想成与其面积相等的圆的直径。在本专利技术中计算出在透射型电子显微镜(TEM)、扫描型电子显微镜(SEM)的观察面上确认到的Al系氮化合物的圆当量直径。此外，在本专利技术中，作为对象的Al系氮化合物自然包括A1N，也可以包括部分(总含量至30%左右)含有Mn、Cr、S、Si等元素的Al系氮化合物。在本专利技术的钢材中，旧奥氏体的平均结晶粒度号优选为11.5以下，通过满足此种要件，从而得到更优异的滚动疲劳特性。此外，根据需要，在本专利技术的钢材中还含有(a)选自Cu:0.25%以下(不包括0% )、Ni:0.25%以下(不包括0% )以及Mo:0.25%以下(不包括0% )中的I种以上元素；(b)选自Nb:0.5%以下(不包括0% )、V:0.5%以下(不包括0% )以及B:0.005%以下(不包括0% )中的I种以上元素；(c)选自Ca:0.05%以下(不包括0%)、REM:0.05%以下(不包括0% )、Mg:0.02%以下(不包括0% )、L1:0.02%以下(不包括0% )以及Zr:0.2%以下(不包括0% )中的I种以上元素；(d)选自Pb:0.5%以下(不包括0% )、B1:0.5%以下(不包括0%)以及Te:0.1%以下(不包括0%)中的I种以上元素等作为其它元素也是较为有用的。钢材的特性可以根据所含有的成分而得到进一步的改善。专利技术效果根据本专利技术，通过适当地调整化学成分组成，并且使适度大小的Al系氮化合物适当地分散于钢材内，由此能 够制造性良好地实现使滚动疲劳特性进一步提高的钢材。因此，在本专利技术的钢材应用于轴承等时等的情况下，即使在过于严酷的环境中使用，也能够发挥出优异的滚动疲劳特性。【专利附图】【附图说明】图1是表不Al系氮化合物的个数密度与疲劳寿命Lltl的关系的图表。图2是表示Al系氮化合物的个数密度与大小的关系的图表。图3是表不旧Y结晶粒度号与疲劳寿命Lltl的关系的图表。图4是表示一次冷却速度与Al系氮化合物的大小的关系的图表。【具体实施方式】本专利技术人等以在不使制造性变差的情况下实现滚动疲劳特性优异的(滚动疲劳寿命长的)钢材为目标，并从各种角度进行了研究。而且，在提高钢材的滚动疲劳特性的方面，得出满足下述(A)~(D)的要件较为有效的见解。(A)边减少Al含量，边使大量微细的Al系氮化合物分散，并利用其分散强化而抑制龟裂的产生和传播，得到良好的滚动疲劳寿命；(B)为了抑制在铸造和轧制时的破裂，而需要规定Al系氮化合物的量(个数密度)和大小；(C)为了达成在微细的Al系氮化合物中的分散程度(个数密度)，严密地控制钢中的Al、N的含量是较为重要的，并且在制造工序中使钢材在热轧后逐渐冷却至Al系氮化合物的析出温度范围即850°C~650°C，之后加快冷却速度也是较为有用的；(D)若旧奥氏体(旧Y)的晶粒过于微细，则淬火性降低，因此容易生成不完全淬火相，具有使滚动疲劳寿命变短的倾向。基于上述见解，本专利技术人等为了提高钢材的滚动疲劳特性而进一步进行了深入研究。结果发现，若严密地规定钢材中的Al、N含量，并且控制其制造条件而在淬火和回火后使分散于钢中的Al系氮化合物的平均圆当量直径为25~200nm，并且使圆当量直径为25~200nm的Al系氮化合物的个数密度为1.1个/ ii m2以上且6.0个/ y m2以下,则可以提高钢材的滚动疲劳特性，由此完成了本专利技术。 在本专利技术的钢材中，较为重要的要件是适当地控制圆当量直径为25~200m的Al系氮化合物的个数密度。即，利用Al系氮化合物的分散强化，而抑制龟裂的产生和传播，达成良好的滚动疲劳特性。因此，还需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢材，其特征在于，其以质量％计含有C：0.65～1.30％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.1～2.00％、P：0.050％以下且不包括0％、S：0.050％以下且不包括0％、Cr：0.15～2.00％、Al：0.010～0.100％、N：0.025％以下且不包括0％、Ti：0.015％以下且不包括0％、以及O：0.0025％以下且不包括0％，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，分散于钢中的Al系氮化合物的平均圆当量直径为25～200nm，圆当量直径为25～200nm的Al系氮化合物的个数密度为1.1个/μm2以上且6.0个/μm2以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：贝塚正树，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：
国别省市：