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    本發明之軸承用鋼材，係將鋼材之化學成分組成予以適當地調整，鋼中所含有的氧化物系夾雜物之平均組成為CaO：10~45%、Al2O3：20~45%、SiO2：30~50%、MnO：15%以下(惟，不含0%)、MgO：3~10%，殘部由不可避免之雜質所構成，且，鋼材之縱軸方向斷面之氧化物系夾雜物之最大長徑為20μm以下之同時，具有球狀雪明碳鐵組織。
    公开号:TW201309812A
    申请号:TW101109658
    申请日:2012-03-21
    公开日:2013-03-01
    发明作者:Masaki Kaizuka；Mutsuhisa Nagahama；Masaki Shimamoto；Tomoko Sugimura
    申请人:Kobe Steel Ltd；
    IPC主号:C22C38-00
    专利说明:
    轉動疲勞特性優異的軸承用鋼材及軸承零件
    本發明為關於一種在作為使用於各種產業機械或汽車等之軸承用轉動體(滾子、針、滾珠等)時，發揮優異的轉動疲勞特性之軸承用鋼材，及由如此般之軸承用鋼材所得到的軸承零件。
    對於在各種產業機械或汽車等領域所使用的軸承用轉動體(滾子、針、滾珠等)，來自於徑向方向被賦予高的重複應力。因此，對於軸承用轉動體要求著轉動疲勞特性為優異之內容。
    轉動疲勞特性，已知會因為鋼中所存在的非金屬夾雜物而降低。以往，已嘗試著藉由製鋼製程來儘量地減少鋼中的氧含有量。然而，對於轉動疲勞特性之要求，為對應產業機械類之高性能化、輕量化，逐年變得嚴苛。為了進一步提昇軸承零件之耐久性，正對軸承用鋼材要求著更進一層良好的轉動疲勞特性。
    作為改善轉動疲勞特性之技術，至今為止已有各式各樣之提案。例如，專利文獻1中揭示著一種抽線性及疲勞特性優異之鋼材，其係藉由在適當地調整C、Si、Mn、Al等元素範圍之同時，因應氧化物系夾雜物之組成來界定其個數。
    然而，此技術為將鋼材之組織設定為微細波來鐵者，而並非使球狀碳化物分散之組織，故轉動疲勞特性及耐磨耗性為不足。
    又，專利文獻2中揭示著一種軸承鋼鋼材，其係含有C：0.6~1.2%、Si：0.1~0.8%、Mn：0.1~1.5%、P：0.03%以下、S：0.010%以下、Cr：0.5~2.0%、Al：0.005%以下、Ca：0.0005%以下、O：0.0020%以下，且殘部由Fe及雜質所構成，關於非金屬夾雜物，氧化物之平均組成為CaO：10~60%、Al2O3：20%以下、MnO：50%以下及MgO：15%以下，殘部由SiO2及雜質所構成之同時，在鋼材的縱軸方向縱斷面之10部位之100mm2面積中，所存在的氧化物之最大厚度之算術平均值，及硫化物之最大厚度之算術平均值，分別為8.5μm以下。
    然而，此技術時，夾雜物會延伸，且藉由厚度之降低，雖然可改善被賦予推力方向荷重之構件之轉動疲勞特性，惟，如滾子、針、滾珠等之轉動體，為被賦予來自於徑向方向之荷重時，轉動疲勞特性無法稱得上為足夠，可預想會產生早期剝離。
    另一方面，專利文獻3中揭示一種軸承鋼鋼材，其係含有C：0.85~1.2%、Si：0.1~0.5%、Mn：0.05~0.6%、P≦0.03%、S≦0.010%、Cr：1.2~1.7%、Al≦0.005%、Ca≦0.0005%、O≦0.0020%，且殘部具有由Fe及雜質所構成的化學成分，關於非金屬夾雜物，氧化物之平均組成為CaO：10~60%、Al2O3≦35%、MnO≦35%及MgO≦15%，殘部由SiO2及雜質所構成之同時，在鋼材的縱軸方向縱斷面之10部位之100mm2面積中，所存在的氧化物之最大厚度之算術平均值，及硫化物之最大厚度之算術平均值，分別為8.5μm以下，更，在由鋼材之表面為R/2之位置(「R」為軸承鋼鋼材之半徑)，其平均斷面硬度以維克氏硬度時為290以下。
    然而，即使是以此技術，夾雜物會延伸，且藉由厚度之降低，雖然可改善被賦予推力方向荷重之構件之轉動疲勞特性，惟，如滾子、針、滾珠等之轉動體，為被賦予來自於徑向方向之荷重時，轉動疲勞特性無法稱得上為足夠，可預想會產生早期剝離。 〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
    〔專利文獻1〕日本國特開2007-92164號公報
    〔專利文獻2〕日本國特開2009-30145號公報
    〔專利文獻3〕日本國特開2010-7092號公報
    本發明係有鑑於如此般之狀況下之發明，目的為對於滾子、針、滾珠等被重複賦予徑向方向荷重之軸承零件，以提供一種較以往技術在轉動疲勞特性為更優異，並可抑制早期剝離之軸承用鋼材。
    本發明相關的轉動疲勞特性優異的軸承用鋼材，其係分別含有C：0.8~1.1%(意指質量%，關於成分組成，以下亦同)、Si：0.15~0.8%、Mn：0.10~1.0%、P：0.05%以下(惟，不含0%)、S：0.01%以下(惟，不含0%)、Cr：1.3~1.8%、Al：0.0002~0.005%、Ca：0.0002~0.0010%、及O：0.0030%以下(惟，不含0%)，且殘部由鐵及不可避免之雜質所構成；鋼中所含有的氧化物系夾雜物之平均組成為CaO：10~45%、Al2O3：20~45%、SiO2：30~50%、MnO：15%以下(惟，不含0%)及MgO：3~10%，而殘部由不可避免之雜質所構成，且，鋼材之縱軸方向斷面之氧化物系夾雜物之最大長徑為20μm以下之同時，具有球狀雪明碳鐵組織。
    本發明之軸承用鋼材，具體舉例在球狀化退火後以冷加工率5%以上進行加工而得到者。又，藉由使用如此般之軸承用鋼材，可得到轉動疲勞特性優異的軸承零件。
    藉由本發明，在將鋼材之化學成分組成予以適當調整之同時，控制鋼中所含有的氧化物系夾雜物之組成，在使夾雜物其本身軟質化並容易分段之同時，藉由將鋼材的縱軸方向之斷面之氧化物系夾雜物之最大長徑控制在指定以下，可實現較以往技術為轉動疲勞特性更優異，並可抑制早期剝離之軸承用鋼材。如此般的軸承用鋼材，在作為滾子、針、滾珠等被重複賦予徑向方向荷重之軸承零件之素材極為有用。〔實施發明的最佳型態〕
    本發明團隊係以提昇被重複賦予徑向方向荷重之軸承零件的轉動疲勞特性為目標，特別是以控制夾雜物為中心進行檢討。其結果發現，在適當調整鋼材之化學成分組成之同時，藉由Si脫氧來控制氧化物系夾雜物之組成，只要使夾雜物其本身軟質化並容易分段即可，及球狀化退火後以指定的加工率施以冷加工，只要將鋼材的縱軸方向之斷面之氧化物系夾雜物之最大長徑控制在指定以下，轉動疲勞特性會變得極為良好，遂而完成本發明。
    一般而言，在清潔油環境(在未混入異物的潤滑油之環境)之軸承用鋼材之轉動疲勞特性(轉動疲勞壽命)，非金屬夾雜物(特別是氧化物系夾雜物)為成為應力集中源，以此作為起點而成為容易剝離之狀態，為以往以來吾人所知者。本發明團隊在藉由使用徑向轉動疲勞試驗機，對於氧化物系夾雜物之型態與轉動疲勞特性之關係進行檢討之結果，發現在使氧化物系夾雜物軟質化之同時，只要縮短縱軸方向之斷面之氧化物系夾雜物之最大長徑，即可使轉動疲勞特性提昇。尚，上述所謂的徑向轉動疲勞試驗機，意味著點接觸轉動疲勞試驗機，為對於滾子、針等之軸承零件施予來自於徑向方向之荷重，以測試轉動疲勞之裝置(例如，「NTN TECHNICAL REVIEW」No.71(2003)，圖2)。
    為了使軸承用鋼材中之氧化物系夾雜物軟質化，將氧化物系夾雜物之成分組成(平均組成)調整如下述為必要的。尚，此成分組成為假設合計(CaO，Al2O3，SiO2，MnO及MgO之合計)為成為100%，可含有微量的雜質(例如，CuO或NiO等)。〔CaO：10~45%〕
    基本組成為酸性氧化物之SiO2之氧化物，在藉由含有鹼性的CaO，氧化物之液相線溫度會下降，在軋延溫度區域變得能展現出延性。如此般之效果，為藉由氧化物之平均組成中CaO含有量為10%以上而得到。然而，CaO含有量若過高時，由於會變成粗大的夾雜物，故必須設定為45%以下。尚，氧化物系夾雜物中CaO含有量之較佳之下限為13%以上(更佳為15%以上)，較佳之上限為43%以下(更佳為41%以下)。〔Al2O3：20~45%〕
    兩性氧化物之Al2O3，在氧化物之平均組成中若含有量超過45%時，在軋延溫度區域會結晶出Al2O3(剛石)相，或與MgO同時結晶出MgO．Al2O3(尖晶石)相。此等之固相為硬質，在軋延．冷加工時不易分段，而以粗大的夾雜物存在，加工中容易生成空孔，而使轉動疲勞特性惡化。就如此之觀點而言，有必要將氧化物之平均組成中Al2O3含有量設定為45%以下。另一方面，若氧化物系夾雜物中的Al2O3含有量變得未滿20%時，熱加工時夾雜物的變形阻抗會變高，在之後的冷加工中，無法得到微細化效果。尚，氧化物系夾雜物中Al2O3含有量之較佳之下限為22%以上(更佳為24%以上)，較佳之上限為43%以下(更佳為41%以下)。〔SiO2：30~50%〕
    SiO2，為在氧化物系夾雜物中藉由含有30%以上，來使融點降低而成為軟質的夾雜物，其結果，降低在熱加工及冷加工時夾雜物之變形阻抗。然後，在冷加工時夾雜物藉由分段而微細化，而改善轉動疲勞特性。為使發揮如此般之效果，氧化物系夾雜物中必須含有30%以上的SiO2。然而，SiO2含有量若超過50%時，黏性或融點會上昇，而成為硬質的夾雜物，在之後的冷加工時夾雜物變得不易分段。尚，氧化物系夾雜物中SiO2含有量之較佳之下限為32%以上(更佳為35%以上)，較佳之上限45%以下(更佳為40%以下)。〔MnO：15%以下(惟，不含0%)〕
    MnO，在作為氧化物為具有鹼性，並具有助長SiO2系氧化物軟質化之效果。然而，MnO含有量若超過15%時，在軋延溫度區域會結晶出MnO．Al2O3(Galaxite)相。此此之固相為硬質，在軋延．冷加工時不易分段，而以粗大的夾雜物存在，而使轉動疲勞特性惡化。因此，氧化物之平均組成中MnO含有量為設定為15%以下。尚，氧化物系夾雜物中MnO含有量之較佳之下限為2%以上(更佳為5%以上)，較佳之上限為13%以下(更佳為11%以下)。〔MgO：3~10%〕
    MgO為鹼性氧化物，以少量可使SiO2系氧化物軟質化，更具有降低氧化物融點之效果，由於在熱加工時氧化物之變形阻抗下降，故微細化容易。為使發揮如此般之效果，氧化物系夾雜物中必須含有3%以上。另一方面，MgO之含有量若超過10%時，與硬質的MgO相及Al2O3同時地，而MgO．Al2O3(尖晶石)相之結晶量會增加，故在熱及冷加工時氧化物之變形阻抗會增加，並粗大化。因此，將氧化物中的MgO含有量設定為3~10%，就改善轉動疲勞特性為宜。尚，氧化物系夾雜物中MgO含有量之較佳之下限為3.5%以上(更佳為4.0%以上)，較佳之上限為9.6%以下(更佳為9.4%以下)。
    本發明之軸承用鋼材係經球狀化退火，為具有球狀雪明碳鐵組織者，惟，於球狀化退火後，藉由以指定之加工率來施以冷加工時(如後述)，鋼材的縱軸方向斷面之氧化物系夾雜物之最大長徑會成為20μm以下。〔縱軸方向斷面之氧化物系夾雜物之最大長徑：20μm以下〕
    在清潔油環境中，軸承若承受一定重複之荷重時，在非金屬系夾雜物會產生應力集中，經由龜裂發生、傳遞而導致剝離。相對於軋延方向，若氧化物系夾雜物之最大長徑為大時，夾雜物存在於承受疲勞之轉動面之機率會提高，又，產生高的應力集中，而容易早期剝離。為了抑制如此般之現象，而將縱軸方向斷面之氧化物系夾雜物之最大長徑設定為20μm以下。此最大長徑，較佳為18μm以下，更佳為16μm以下。
    本發明之鋼材，在滿足作為軸承用鋼材之基本成分之同時，為了適當地控制氧化物系夾雜物之成分組成，其化學成分組成亦必須予以適當地調整。就如此之觀點而言，設定鋼材之化學成分組成範圍之理由如同以下。〔C：0.8~1.1%〕
    C為用來使淬火硬度增大，並維持室溫、高溫之強度，而賦予耐磨耗性之必須元素。為使發揮如此般之效果，C必須至少含有0.8%以上。然而，C含有量若超過1.1%而變得過剩時，在軸承的芯部容易生成巨大碳化物，而帶給轉動疲勞特性不良影響。C含有量之較佳之下限為0.85%以上(更佳為0.90%以上)，較佳之上限為1.05%以下(更佳為1.0%以下)。〔Si：0.15~0.8%〕
    Si，除了可有效地作用作為脫氧元素以外，以提高淬火．回火軟化阻抗而亦具有提高硬度之作用。為使有效地發揮如此般之效果，Si含有量必須設定為0.15%以上。然而，Si含有量若變得過剩而超過0.8%時，鍛造時除了模具壽命會降低外，亦會導致成本增加。Si含有量之較佳之下限為0.20%以上(更佳為0.25%以上)，較佳之上限為0.7%以下(更佳為0.6%以下)。〔Mn：0.10~1.0%〕
    Mn為使鋼材基質之固溶強化及淬火性提昇之元素。Mn含有量若低於0.10%時，無法發揮其效果；若高於1.0%時，低氧化物之MnO含有量會增加，並除了使轉動疲勞特性惡化以外，加工性或切削性亦會顯著地下降。Mn含有量之較佳之下限為0.2%以上(更佳為0.3%以上)，較佳之上限為0.8%以下(更佳為0.6%以下)。〔Cr：1.3~1.8%〕
    Cr為藉由淬火性之提昇及形成安定的碳化物，而使強度及耐磨耗性提昇，並藉此為對於轉動疲勞特性之改善為有效之元素。為使發揮如此般之效果，必須將Cr含有量設定為1.3%以上。然而，Cr含有量若變得過剩而超過1.8%時，碳化物會粗大化，而使轉動疲勞特性及切削性降低。Cr含有量之較佳之下限為1.4%以上(更佳為1.5%以上)，較佳之上限為1.7%以下(更佳為1.6%以下)。〔P：0.05%以下(惟，不含0%)〕
    P為偏析於結晶粒界，而對於轉動疲勞特性為帶來不良影響之雜質元素。特別是，P含有量若超過0.05%時，轉動疲勞特性之降低會變得顯著。因此，必須將P含有量抑制在0.05%以下。較佳為0.03%以下，更佳只要設定為0.02%以下即可。尚，P為鋼材中所含有的不可避免之雜質，將其量設定為0%，在工業生產上為困難的。〔S：0.01%以下(惟，不含0%)〕
    S為形成硫化物之元素，其含有量若超過0.01%時，由於粗大硫化物會殘留，轉動疲勞特性會劣化。因此，必須將S之含有量抑制於0.01%以下。就所謂的轉動疲勞特性提昇之觀點而言，S含有量以越低者為宜，較佳為0.007%以下，更佳只要設定為0.005%以下即可。尚，S為鋼材中所含有的不可避免之雜質，將其量設定為0%，在工業生產上為困難的。〔Al：0.0002~0.005%〕
    Al為不宜有之元素，在本發明之鋼材中，必須將Al極力地降低。因此，氧化精鍊後不藉由添加Al來進行脫氧處理。Al含有量若變多時，特別是超過0.005%時，以Al2O3為主體的硬質氧化物之生成量會變多，且即使是進行壓下後，由於仍會以粗大的氧化物而殘留，故轉動疲勞特性會劣化。因此，將Al之含有量設定為0.005%以下。尚，Al含有量較佳設定為0.004%以下，更佳為0.003%以下。但，若將Al含有量設定為未滿0.0002%時，氧化物系夾雜物中Al2O3含有量會變得過少，夾雜物之變形阻抗會變高，而無法得到微細化效果。因此，將Al含有量之下限設定0.0002%以上(較佳為0.0005%以上)。〔Ca：0.0002~0.0010%〕
    Ca為控制鋼材中之夾雜物，並使夾雜物於熱加工時容易延伸，且於冷加工中破壊使容易微細化者，對於改善轉動疲勞特性為有效的。為使發揮如此般之效果，必須將Ca含有量設定為0.0002%以上。然而，若Ca含有量變得過剩而超過0.0010%時，氧化物組成中CaO之比例會變得過高，而成為粗大的氧化物。因此，將Ca含有量設定為0.0010%以下。Ca含有量之較佳之下限為0.0003%以上(更佳為0.0005%以上)，較佳之上限為0.0009%以下(更佳為0.0008%以下)。尚，在熔融製造時，Ca通常為作為合金元素而予以最後投入。〔O：0.0030%以下(惟，不含0%)〕
    O為不宜有之雜質元素。O之含有量變多，特別是在超過0.0030%時，進行壓下後會以粗大的氧化物而大量殘留，並降低轉動疲勞特性。因此，必須將O含有量設定為0.0030%以下。O含有量之較佳之上限為0.0024%以下(更佳為0.0020%以下)。
    在本發明所界定的含有元素如同上述，殘部為鐵及不可避免之雜質，作為該不可避免之雜質，依照原料、資材、製造設備等之狀況所帶入之元素(例如，As、H、N等)之混入為可容許的。
    為了控制成如上述般夾雜著氧化物系之成分組成，只要依照下述之程序即可。首先，在熔融製造鋼材之際，不進行通常為藉由添加Al所實施的脫氧處理，而以藉由添加Si來實施脫氧。於此熔融製造時，為了控制CaO、Al2O3、MnO之組成，將鋼中所含的Al含有量以0.0002~0.005%、Ca含有量以0.0002~0.0010%、Mn含有量以0.10~1.0%，分別予以控制。又，在熔融製造時，將含有MgO之耐火物作為熔解爐或精鍊容器、搬送容器使用，藉由將合金投入後之熔融製造時間以控制在5~30分鐘時，可控制MgO含有量。更，可藉由將其他的氧化物組成如上述般予以控制來得到SiO2組成。
    又，為了將氧化物系夾雜物之縱軸方向斷面之最大長徑設定為20μm以下，對於已控制在如上述般化學成分組成之鋼材，進行軋延及球狀化退火，之後，藉由進行加工率5%以上之冷加工，可得到夾雜物為分段且最大長徑為降低之球狀化雪明碳鐵鋼材。
    上述冷加工為用來將夾雜物分段使最大長徑以設定成為20μm以下者，因此，必須將冷加工率設定在至少5%以上。關於此冷加工率之上限，雖未特別限定，但通常為50%左右。尚，上述「冷加工率」，為將加工前的鋼材斷面積以S0、加工後的鋼材斷面積以S1時，如下述(1)式所示之值(減面率：RA)。
    冷加工率={(S0-S1)/S0}×100(%)………(1)
    上述以外之製造條件(例如，熱軋延條件、球狀化退火條件等)，只要是依照一般之條件即可(參考後述實施例)。
    本發明之軸承用鋼材，在製成指定的零件形狀後，經淬火．回火而被製造成軸承零件，關於鋼材階段之形狀，可含有能適用於如此般製造之線狀．棒狀之任意者，其尺寸亦可因應最終製品而適當地決定。
    以下，藉由實施例將本發明更具體地進行說明，惟，本發明並不因下述實施例而受到任何限制，在能合乎於前．後述宗旨之範圍內，加以變更而予以實施，理當為可能的，因而該等均包含於本發明之技術範圍內。〔實施例〕
    將下述表1所示各種化學成分組成之鋼材(鋼種)在小型熔解爐(150kg/1ch)中，不進行通常為藉由添加Al所實施的脫氧處理，而以添加Si來進行脫氧處理(惟，鋼種11為藉由添加Al之脫氧處理)，並予以熔融製造，製作出 245mm×480mm之扁胚。此時，在熔融製造時，藉由將含有MgO之耐火物作為熔解爐或精鍊容器、搬送容器使用，來調整MgO含有量。又，在調整熔鋼投入後之熔融製造時間之同時(下述表1)，將鋼中所含有的Al含有量、Ca含有量、Mn含有量控制成如下述表1般。將各鋼材中的氧化物系夾雜物組成一併表示於下述表1中(測定方法如後述)。
    將所得到的扁胚在加熱爐中以1100~1300℃進行加熱後，以900~1200℃實施中坯(bloom)軋延。之後，以830~1100℃進行軋延，並以實施熱軋延或熱鍛造至到指定徑( 20mm)為止。
    將上述熱軋延材或熱鍛造材在760~800℃之溫度範圍加熱2~8小時後，以10~15℃/時的冷卻速度冷卻至(Ar1變態點-60℃)之溫度後，藉由大氣下放置冷卻(球狀化退火)，得到球狀化雪明碳鐵為已分散的球狀化退火材。
    將上述球狀化退火材以各種的冷加工率施以冷加工，並製成線材( 15.5~20.0mm：冷加工後線徑)。之後，裁切出 12mm、長度22mm的試片，並以840℃加熱30分鐘後實施油淬火，再以160℃進行120分鐘之回火。接著，施予精飾拋光以製作表面粗度：0.04μmRa以下之徑向轉動疲勞試片。
    依照下述之方法來測定上述各試片之氧化物系夾雜物之組成(平均組成)、及縱軸方向斷面之氧化物系夾雜物之最大長度。 〔氧化物系夾雜物之平均組成之測定〕
    在各試片之直徑D之1/2位置的鋼材縱軸方向(相當於軋延方向)，裁切出20mm(軋延方向長度)×5mm(自表層之深度)之微量樣品(組織觀察用樣品)10個，並研磨斷面。將在100mm2內之面積(研磨面)之短徑1μm以上之任意氧化物系夾雜物，使用EPMA來進行組成分析，並換算成氧化物含有量。此時的EPMA測定條件如同下述。 (EPMA之測定條件)
    EPMA裝置：「JXA-8500F」商品名 日本電子公司製
    EDS分析：Thermo Scientific system six
    加速電壓：15kV
    掃描電流：1.7nA 〔氧化物系夾雜物之最大長度之測定〕
    在各試片之直徑D之1/2位置的鋼材縱軸方向(相當於軋延方向)，裁切出20mmL(軋延方向長度)×5mm(自表層之深度)之微量樣品(組織觀察用樣品)10個，並研磨斷面。在各樣品之研磨面(100mm2)中，藉由光學顯微鏡來測定氧化物系夾雜物之最大長徑，將在1000mm2中最大之長徑作為最大長徑。尚，若測定面積少時，可藉由極值統計法求得每1000mm2單位中之予測最大長徑。
    以上述所得到的徑向轉動疲勞試片，使用徑向轉動疲勞試驗機(「點接觸型壽命試驗機」商品名NTN公司製)，以重複速度：46485cpm、面壓：5.88GP、中止次數：3億次(3×108次)之條件，來實施徑向轉動疲勞試驗。此時各鋼材分別以實施15個試片，來評估疲勞壽命L10(累積破損機率為10%之直到疲勞破壊為止的應力重複數：以下亦有稱為「L10壽命」)，無L10壽命未滿3000萬次(3×107次)者(重複次數在未滿3×107次時未有剝離)，與使用以往的鋼材(鋼材No.11)時之L10壽命(試驗No.6)之比(壽命比)為2.5以上(L10壽命相當於2750萬次以上)者，為轉動疲勞壽命優異者。
    將此等測定結果〔徑向轉動疲勞試驗評估結果(L10壽命、壽命比、重複次數為未滿3×107時之剝離個數)、氧化物系夾雜物之最大長徑〕與加工途中之冷加工率及冷加工後之線徑，一併表示於下述表2。
    由此等結果可考察到如以下之內容。即，試驗No.3~5、12~14、17~21、29為滿足本發明所界定的化學成分組成(鋼材之化學成分組成及氧化物系夾雜物組成)及氧化物系夾雜物之最大長徑之要件，得知均為轉動疲勞壽命優異者。
    相較於此，試驗No.1、2、6~11、15、16、22~28、30~38為未滿足本發明所界定之要件中任一項之例，得知無法得到良好的轉動疲勞壽命。
    之中，試驗No.1、2、10、11、15、16，由於冷加工率低，故氧化物系夾雜物之最大長徑變大(化學成分組成位於本發明所界定之範圍內)，而轉動疲勞特性惡化。
    試驗No.6、7為使用藉由Al脫氧處理所得到的鋼種(鋼種No.11：以往的鋁全靜鋼)之例，Al含有量變得過剩，氧化物系夾雜物中的Al2O3含有量變高，而轉動疲勞特性惡化。
    試驗No.8、9、24為使用Al含有量為過剩之鋼種(鋼種No.8)之例，氧化物系夾雜物中之Al2O3含有量變高，又，氧化物系夾雜物之最大長徑亦變大，而轉動疲勞特性惡化。
    試驗No.22、23為使用Ca含有量為不足之鋼種(鋼種No.9)之例，氧化物系夾雜物中的CaO含有量少，且SiO2含有量變高，又，氧化物系夾雜物之最大長徑亦變大，而轉動疲勞特性惡化。
    試驗No.25為使用Al含有量為不足之鋼種(鋼種No.10)之例，氧化物系夾雜物中的Al2O3含有量少，又，氧化物系夾雜物之最大長徑亦變大，而轉動疲勞特性惡化。
    試驗No.26、27為使用Mn含有量為過剩之鋼種(鋼種No.6)，並將熔融製造時間以短時間之2分鐘來進行處理之例，又，氧化物系夾雜物中的MnO含有量高，MgO含有量會降低，又，氧化物系夾雜物之最大長徑亦變大，而轉動疲勞特性惡化。
    試驗No.28為將熔融製造時間以長時間之35分鐘來進行處理之例，會混入耐火中的MgO，且氧化物系夾雜物中的MgO含有量變高，又，氧化物系夾雜物之最大長徑亦變大，而轉動疲勞特性惡化。試驗No.30為使用Ca含有量為過剩之鋼種(鋼種No.12)之例，氧化物系夾雜物中的CaO含有量高，又，氧化物系夾雜物之最大長徑亦變大，而轉動疲勞特性惡化。
    試驗No.31為使用S含有量為過剩之鋼種(鋼種No.13)之例，預測其MnS生成量會增大，且轉動疲勞特性會惡化。試驗No.32為使用Si、Mn及P之含有量為超出本發明所界定範圍之鋼種(鋼種No.14)之例，預測會導致強度降低，且轉動疲勞特性會惡化。
    試驗No.33為使用Cr含有量為不足之鋼種(鋼種No.15)之例，預測其無法得到所希望的球狀化組織，且轉動疲勞特性會惡化。試驗No.34為使用C含有量及Cr含有量為過剩之鋼種(鋼種No.16)之例，預測會生成巨大的碳化物，且轉動疲勞特性會惡化。
    試驗No.35為使用C含有量為不足之鋼種(鋼種No.17)之例，預測其無法得到所希望的球狀化組織，且轉動疲勞特性會惡化。試驗No.36為將熔融製造時間以短時間之1分鐘來進行處理之例，氧化物系夾雜物中的MgO含有量會降低，又，又，氧化物系夾雜物之最大長徑亦變大，而轉動疲勞特性惡化。
    試驗No.37為使用Mn含有量為過剩之鋼種(鋼種No.20)之例，氧化物系夾雜物中的MnO含有量變高，又，氧化物系夾雜物之最大長徑亦變大，而轉動疲勞特性惡化。試驗No.38為使用O含有量為過剩之鋼種(鋼種No.21)之例，預測其氧化物系夾雜物會變得粗大，而轉動疲勞特性惡化。
    基礎此等數據，將氧化物系夾雜物之最大長徑(以「最大長徑」予以簡單表示)與L10壽命之關係以圖1來表示，另，將冷加工率(%)與最大長徑之關係以圖2來表示。尚，在圖1中，「○」為本發明例(試驗No.3~5、12~14、17~21及29)，「■」為以往例(試驗No.6、7)，「×」為使用C、Si、Cr、P、S之含有量為滿足本發明所界定範圍之鋼種(鋼種1~5、7~10、12、15、19、21)，並將未滿足其他要件之比較例(試驗No.1、2、8~11、15、16、22~28、30、33、36~38)分別予以標繪者。又，在圖2中，「○」為使用鋼種1之例(試驗No.1~5)，「△」為使用鋼種3之例(試驗No.10~14)，「◇」為使用鋼種4之例(試驗No.15~19)，「■」為以往例(試驗No.6、7)，「×」為比較例(試驗No.8、9、22、23、25、26)，將分別予以標繪者。
    由圖1之結果可得知，藉由將最大長徑設定為20μm以下，可發揮良好的轉動疲勞特性(L10壽命)。又，由圖2之結果可得知，藉由將冷加工率設定為5%以上，可控制最大長徑在20μm以下。
    〔圖1〕表示氧化物系夾雜物之最大長徑與L10壽命之關係圖。
    〔圖2〕表示冷加工率與氧化物系夾雜物之最大長徑之關係圖。
    权利要求:
    Claims (3)
    [1] 一種轉動疲勞特性優異的軸承用鋼材，其係分別含有下述成分，且殘部由鐵及不可避免之雜質所構成，C：0.8~1.1%(意指質量%，關於成分組成，以下亦同)、Si：0.15~08%、Mn：0.10~1.0%、P：0.05%以下(惟，不含0%)、S：0.01%以下(惟，不含0%)、Cr：1.3~1.8%、Al：0.0002~0.005%、Ca：0.0002~0.0010%、及O：0.0030%以下(惟，不含0%)；其特徵為鋼中所含有的氧化物系夾雜物之平均組成為CaO：10~45%、Al2O3：20~45%、SiO2：30~50%、MnO：15%以下(惟，不含0%)及MgO：3~10%，而殘部由不可避免之雜質所構成，且，鋼材之縱軸方向斷面之氧化物系夾雜物之最大長徑為20μm以下之同時，具有球狀雪明碳鐵組織。
    [2] 如申請專利範圍第1項之軸承用鋼材，其係在球狀化退火後以冷加工率5%以上進行加工而得到。
    [3] 一種由申請專利範圍第1或2項之軸承用鋼材所構成的軸承零件。
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