[发明专利]碳氮共渗轴承用钢

说明书

本发明提供淬透性优异，淬火及回火后的韧性、耐磨耗性及表面起点剥离寿命优异的碳氮共渗轴承用钢。本实施方式的碳氮共渗轴承用钢以质量％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，余量为Fe及杂质，且满足式(1)及式(2)。1.20<0.4Cr+0.4Mo+4.5V<2.60···(1)2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+Mo+V>2.20···(2)。

技术领域

本发明涉及轴承用钢，进一步详细而言涉及实施了碳氮共渗淬火及回火的碳氮共渗轴承用钢。

背景技术

作为中型、大型的轴承部件用的钢材，有JIS G 4805(2008)中规定的SUJ3、SUJ5为代表的轴承钢、JIS G 4053(2008)中规定的SNCM815为代表的SNCM系的表面硬化钢(casehardening steel)。使用了这些钢的轴承部件的制造工序的一个例子如下所示。对钢材进行热加工(例如热锻)、及切削加工，制作特定形状的中间品。对中间品实施热处理，调节成特定的硬度及显微组织。热处理在轴承钢的情况下为淬火回火、在表面硬化钢的情况下为渗碳处理(渗碳淬火及回火)。通过以上的工序制造轴承部件。

就轴承部件而言，有时要求优异的耐磨耗性及表面起点剥离寿命。此时，作为轴承部件的制造工序中的上述热处理，实施碳氮共渗处理(碳氮共渗淬火及回火)代替渗碳处理。碳氮共渗处理提高钢材的表层的碳浓度及氮浓度使钢材表层变硬。

关于轴承部件或轴承用钢材的技术，例如提出了日本特开平8-49057号公报(专利文献1)、日本特开2008-280583号公报(专利文献2)、日本特开平11-12684号公报(专利文献3)、及日本特开平6-287712号公报(专利文献4)。

专利文献1中，对含有大量V的钢材实施渗碳处理或碳氮共渗处理、向表层析出V碳化物。记载了通过该V碳化物，滚动轴承具有优异的耐磨耗特性。

但是，专利文献1的钢材中的V含量高达0.8～2.0％。因此，实施碳氮共渗处理的情况下，生成粗大的V碳化物及V碳氮化物，有时轴承部件的韧性大幅降低。

专利文献2公开的轴承用表面硬化钢中，着眼于相对于轴承寿命的氢致脆化，使V系碳化物微细分散、捕氢位点的效果高。记载了由此提高面疲劳强度。

但是，专利文献2提出的技术中，韧性有时根据钢材中包含的S量、P量而降低。

专利文献3公开的冷锻用表面硬化钢中，以低成本化作为目的，调节钢的成分及显微组织，实现球状化退火处理的迅速化。

但是，使用专利文献3提出的钢材制造轴承的情况下，有时淬透性及韧性低。

专利文献4公开的钢部件通过实施碳氮共渗淬火，表层包含大量的残留奥氏体。记载了由此提高表面起点剥离寿命。

但是，专利文献4的钢材含有0.5％以上昂贵的Ni。因此，适用于中型及大型的轴承部件的情况下，制造成本变高。

近年，冲击环境下、润滑不良环境下、及高面压条件下的轴承部件的长寿命化的要求变高，期望韧性、耐磨耗性、及表面起点剥离寿命优异的技术的确立。以往，为了提高韧性及表面起点剥离寿命，采用如下方法：对于JIS G 4053(2008)的SCM、SNCM为代表的表面硬化钢或者使Si、Mn、Mo、V等合金元素恰当化的表面硬化钢进行渗碳、碳氮共渗，使残留奥氏体增加。但是，残留奥氏体为软质的组织，因此残留奥氏体量增加时，耐磨耗性降低。

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