(57)【要約】  本発明は、0.6から0.9重量%の炭素、0.1から0.5重量%のケイ素、0.1から1.5重量%のマンガン、1.5から2.0重量%のクロム、0.2から0.6重量%のモリブデン、0から0.25重量%のニッケル、0から0.3重量%の銅、０から0.2重量%のバナジウム、0から0.2重量%のコバルト、0から0.2重量%のアルミニウム、0から0.1重量%のニオブ、0から0.2重量%のタンタル、0から0.05重量%のリン、0から0.03重量%の硫黄、0から0.075重量%のスズ、０から0.075重量%のアンチモン、0から0.075重量%のヒ素、0から0.01重量%の鉛、最大350ppmの窒素、最大100ppmの酸素、最大50ppmのカルシウム、最大50ppmのホウ素、最大50ppmのチタン、残部の鉄およびその他の任意の不可避不純物、を含む合金鋼であって、0.4≦Mo/Si≦6.0の重量比でモリブデンおよびケイ素を含み、0.1≦Mo/Cr≦0.4の重量比でモリブデンおよびクロムを含む、合金鋼を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．６から０．９重量％の炭素、
０．１から０．５重量％のケイ素、
０．１から１．５重量％のマンガン、
１．５から２．０重量％のクロム、
０．２から０．６重量％のモリブデン、
０から０．２５重量％のニッケル、
０から０．３重量％の銅、
０から０．２重量％のバナジウム、
０から０．２重量％のコバルト、
０から０．２重量％のアルミニウム、
０から０．１重量％のニオブ、
０から０．２重量％のタンタル、
０から０．０５重量％のリン、
０から０．０３重量％の硫黄、
０から０．０７５重量％のスズ、
０から０．０７５重量％のアンチモン、
０から０．０７５重量％のヒ素、
０から０．０１重量％の鉛、
最大３５０ｐｐｍの窒素、
最大１００ｐｐｍの酸素、
最大５０ｐｐｍのカルシウム、
最大５０ｐｐｍのホウ素、
最大５０ｐｐｍのチタン、
残部の鉄およびその他の任意の不可避不純物、を含む合金鋼であって、
０．４≦Ｍｏ／Ｓｉ≦６．０の重量比でモリブデンおよびケイ素を含み、０．１≦Ｍｏ／Ｃｒ≦０．４の重量比でモリブデンおよびクロムを含む、合金鋼。
【請求項２】
０．７から０．８重量％の炭素、より好ましくは０．７２から０．７８重量％の炭素を含む、請求項１に記載の合金鋼。
【請求項３】
５０から３５０ｐｐｍの窒素を含む、請求項１または２に記載の合金鋼。
【請求項４】
０．５≦Ｍｏ／Ｓｉ≦３．０の重量比でモリブデンおよびケイ素を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の合金鋼。
【請求項５】
０．１５≦Ｍｏ／Ｃｒ≦０．３の重量比でモリブデンおよびクロムを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の合金鋼。
【請求項６】
少なくとも１００ｐｐｍの窒素を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の合金鋼。
【請求項７】
２．０≦Ｖ／Ｎｂ≦６．０の重量比でバナジウムおよびニオブを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の合金鋼。
【請求項８】
３．０≦Ｖ／Ｎｂ≦５．０の重量比でバナジウムおよびニオブを含む、請求項７に記載の合金鋼。
【請求項９】
１．０≦Ｖ／Ｔａ≦１２．０の重量比でバナジウムおよびタンタルを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の合金鋼。
【請求項１０】
１．５≦Ｖ／Ｔａ≦４．０の重量比でバナジウムおよびタンタルを含む、請求項９に記載の合金鋼。
【請求項１１】
５０から３５０ｐｐｍの窒素および最大０．１重量％のアルミニウムを含み、合金中の窒素に対するアルミニウムの重量比が０．０１４≦Ａｌ／Ｎ≦０．６である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の合金鋼。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の合金鋼から作製した軸受部品。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の合金鋼から作製したエンジン部品、装甲部品、ギヤ部品、または線路部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、冶金学の分野に関し、炭素含有量が共析点での量未満であるかまたは実質的に同一である、通し焼入鋼用の軸受鋼の組成に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受は、２つの部品の間の制約された相対運動を可能にする装置である。回転要素軸受は、内部および外部配線管、ならびにそれらの間に配置された複数の回転要素（ボールまたはローラー）を備える。長期の信頼性および性能のために、さまざまな要素が転がり疲労、摩耗、およびクリープに対する耐性を有することが重要である。軸受鋼の重要な特徴は、焼入性、つまり熱処理工程を経た後に合金が硬化された最大の深さにある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
軸受鋼の種類の一例は、ＤＩＮ１．３５３６（１００ＣｒＭｏ７−３（Ｗ５））である。しかしながら、依然として改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、例えばＭ７Ｃ３（ここでＭはＣｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｎ）などのより望ましく、より安定なＣｒリッチ炭化物のためにオーステナイト相領域におけるセメンタイト相が抑制されるような、上記種類の合金鋼組成を決定することにある。本発明において、化学量論のＭ７Ｃ３は、典型的なＭ３Ｃ（セメンタイトまたは合金セメンタイト）と比較して過剰なオーセンタイト粒子成長を抑制する利点を与える。さらに、化学量論のＭ７Ｃ３は、合金鋼から作製された通し焼入軸受部品に、より優れた機械特性および回転接触疲労に対する向上した耐性をもたらす。
【０００５】
前述の目的は、
０．６から０．９重量％の炭素、
０．１から０．５重量％のケイ素、
０．１から１．５重量％のマンガン、
１．５から２．０重量％のクロム、
０．２から０．６重量％のモリブデン、
０から０．２５重量％のニッケル、
０から０．３重量％の銅、
０から０．２重量％のバナジウム、
０から０．２重量％のコバルト、
０から０．２重量％のアルミニウム、
０から０．１重量％のニオブ、
０から０．２重量％のタンタル、
０から０．０５重量％のリン、
０から０．０３重量％の硫黄、
０から０．０７５重量％のスズ、
０から０．０７５重量％のアンチモン、
０から０．０７５重量％のヒ素、
０から０．０１重量％の鉛、
最大３５０ｐｐｍの窒素、
最大１００ｐｐｍの酸素、
最大５０ｐｐｍのカルシウム、
最大５０ｐｐｍのホウ素、
最大５０ｐｐｍのチタン、
残部の鉄およびその他の任意の不可避不純物を含む合金鋼であって、０．４≦Ｍｏ／Ｓｉ≦６．０の重量比でモリブデンおよびケイ素を含み、０．１≦Ｍｏ／Ｃｒ≦０．４の重量比でモリブデンおよびクロムを含む、合金鋼によって達成される。
【０００６】
ここで、本発明をさらに説明する。以下の文脈において、本発明の別の態様についてより詳細に説明する。それぞれの態様は、明確にそのように示唆されていない場合には別の態様と組み合わせることができる。特に、好ましいまたは有利であると示唆されているいかなる特徴も、好ましいまたは有利であると示唆されているその他の特徴と組み合わせることができる。
【０００７】
本発明では、合金鋼組成は、０．６から０．９重量％の炭素、好ましくは０．７から０．８重量％の炭素、より好ましくは０．７２から０．７８重量％の炭素を含む。その他の合金元素と組み合わせることで、望ましい微細構造がもたらされる。亜共析軸受鋼の比較的低い炭素含有量は、鋼の焼入性に影響を及ぼし、中程度の壁厚を有する部材（軸受リングなど）への鋼の適用を制限する場合がある。この潜在的な問題を回避するために、合金鋼のマンガン含有量およびモリブデン含有量は、前述のＤＩＮ１．３５３６鋼におけるこれらの元素に対して一般的に規定された範囲の上限に向かっている。
【０００８】
鋼組成は、１．５から２重量％のクロムを含む。焼入性へのプラスの影響以外には、クロムの含有量は、濃度が低すぎる場合には、硬化の間に得られる炭化物の種類に大きく影響し、望ましくないセメンタイト相が安定化することが熱力学計算の間にわかった。したがって、合金は、少なくとも１．５重量％のクロムを含む。一方で、例えば硬化の間にオーステナイト相における十分な固溶体の炭素を確保するために、クロムの含有量は制限されなければならない。より低温（５７から６３ＨＲＣ）でオーステナイトから十分に硬い組織に変態するために、十分に溶解した炭素および窒素を保有しなければならない。したがって、合金鋼は、最大２．０重量％のクロムを含む。鋼組成は、好ましくは１．５から１．８重量％のクロム、より好ましくは１．６から１．７重量％のクロムを含む。
【０００９】
鋼組成は、０．２から０．６重量％のモリブデン、好ましくは０．３から０．５重量％のモリブデン、より好ましくは０．３から０．４重量％のモリブデンを含む。モリブデンは、粒界の脆化を防ぐように働くことができる。しかしながら、モリブデン含有量がより高いと、組織中に著しい量のオーステナイトが残留する結果となり得る。
【００１０】
Ｍｏ／Ｃｒの比率が０．１から０．４の間の場合、Ｃｒリッチ炭化物の熱力学的安定性が高まる。より好ましくは、Ｍｏ／Ｃｒの比率は０．１５から０．３の間にある。
【００１１】
合金鋼組成は、０．１から０．５重量％のケイ素、好ましくは０．１から０．４重量％のケイ素、より好ましくは０．２から０．３重量％のケイ素を含む。その他の合金元素と組み合わせることで、最大量の残留オーステナイトを有する所望の微細組織がもたらされる。ケイ素は、炭化物の形成およびセメンタイトの析出の抑制に寄与する。しかしながら、ケイ素含有量が多すぎると、望ましくない表面酸化物および不十分な仕上げ面がもたらされ得る。このため、ケイ素の最大含有量は０．５重量％である。ケイ素含有量の高い鋼は、元素の炭化物抑制特性により、硬化された組織中により多くのオーステナイトが残留する傾向にある。結果として、残留オーステナイト含有量を低下させるためにケイ素の濃度が低減され得る。
【００１２】
Ｍｏ／Ｓｉの比率が０．４から６．０の場合、鋼の凝固の間の偏析の減少を促進する。より好ましくは、Ｍｏ／Ｓｉの比率は０．５から３．０の間にある。
【００１３】
合金鋼組成は、０．１から１．５重量％のマンガン、好ましくは０．１から１．０重量％のマンガン、より好ましくは０．５から１．０重量％のマンガン、さらに好ましくは０．７から０．９重量％のマンガンを含む。マンガンは、フェライトに対してオーステナイトの安定性を増加させるよう作用する。マンガンは、焼入性を向上させるようにも作用し得る。
【００１４】
鋼の炭素含有量が低い場合、硬化の間に残留する炭化物の全体的な割合が典型的に低く、製造における硬化温度を低下させることができる利点を有し、明らかな費用削減となる。一方で、オーステナイト化の間に残留する炭化物がより少ないと、機械特性および疲労に悪影響をもたらす、オーステナイト粒子成長のリスクが高まる。
【００１５】
硬化の間のいかなる過剰なオーステナイト粒子成長も防止するために、先のオーステナイト粒界を固定する小さな微細析出物が形成されるように、微量合金添加物（ｍｉｃｒｏ−ａｌｌｏｙｉｎｇ  ａｄｄｉｔｉｏｎｓ）、および窒素を添加することが有益であると考えられている。このため、ＭＸ［Ｍ：（Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ／Ｔａ、Ｆｅ）；Ｘ：主にＮ、いくらかのＣ］を形成するように元素Ｖ、Ｔａ、ＮｂおよびＮが添加され得る。
【００１６】
したがって、いくつかの実施形態では、合金鋼が５０から３５０ｐｐｍの窒素、好ましくは１００から３５０ｐｐｍの間の窒素を含むように窒素が添加される。別の実施形態では、意図的な窒素の添加はない。それにもかかわらず、合金は、大気に曝露されるため少なくとも５０ｐｐｍの窒素を必然的に含み得る。
【００１７】
好ましくは、添加された窒素を含む合金鋼は、以下の合金元素の１つまたは複数を以下の重量％でさらに含む：最大０．２重量％のバナジウム、最大０．１重量％のニオブ、および最大０．２重量％のタンタル。
【００１８】
合金鋼がバナジウムおよびニオブを含む場合、これらの合金元素は、好ましくは２．０≦Ｖ／Ｎｂ≦６．０の重量比で存在する。この比率により、Ｖリッチ析出物の有利な熱力学安定性が確保され、その微細化が高められる。好ましくは、Ｖ／Ｎｂの比率は３．０から５．０の間にある。
【００１９】
合金鋼がバナジウムおよびタンタルを含む場合、これらの合金元素は、好ましくは１．０≦Ｖ／Ｔａ≦１２．０の重量比で存在する。この比率により、Ｖリッチ析出物の有利な熱力学安定性が確保され、その微細化が高められる。好ましくは、Ｖ／Ｎｂの比率は１．５から４．０の間にある。
【００２０】
バナジウムおよび窒素リッチ析出物中へのニオブおよびタンタルの意図的な溶解は有利であり、より安定となる。そのようなバナジウムおよび窒素リッチ析出物はＭ７Ｃ３よりもさらに安定である。
【００２１】
本研究において、バナジウムおよび窒素リッチ析出物の形成は、最終的な軸受鋼構造体の強度および硬度の両方を著しく向上させ、回転接触疲労に対する優れた耐性がもたらされることが分かった。
【００２２】
バナジウムおよび添加された窒素を含む合金鋼の例では、バナジウムおよび窒素リッチ析出物のほうが、バナジウム炭化物よりも熱力学的に安定であるため、バナジウムおよび窒素リッチ析出物の形成がバナジウム炭化物の形成に対して有利である。所与のわずかなバナジウム炭化物および窒化バナジウムでは、窒化バナジウムがより小さく、より安定であり、先のオーステナイト粒界の固定により有効である傾向にある。バナジウムおよび窒素リッチ析出物はまた、軸受鋼組織の強化により寄与する。
【００２３】
好ましくは、合金鋼は、０．１重量％以下のアルミニウムを含む。より好ましくは、特に合金鋼が微量合金元素（Ｖおよび／またはＮｂおよび／またはＴａ）の１つまたは複数を含む場合、合金鋼はアルミニウムを含まない。窒化アルミニウムの形成によって窒素が失われ得るため、アルミニウムの存在は望ましくない。しかしながら、微量のアルミニウムの存在が不可避である場合、合金は、アルミニウムおよび窒素を０．０１４≦Ａｌ／Ｎ≦０．６、好ましくは０．０１４≦Ａｌ／Ｎ≦０．１の重量比で適宜含む。この比率により必ずしもすべての窒素がアルミニウムと結合するわけではなく、いくらかが例えばＶリッチ析出物に利用可能に残されるため、微細化および安定化させる。
【００２４】
鋼組成はまた、以下の元素の１つまたは複数を任意で含み得る。
０から０．２５重量％のニッケル（例えば０．０２から０．２重量％のニッケル）
０から０．３重量％の銅（例えば０．０２から０．２重量％の銅）
０から０．２重量％のバナジウム（例えば０．０５から０．２重量％のバナジウム）
０から０．２重量％のコバルト（例えば０．０５から０．２重量％のコバルト）
０から０．２重量％のアルミニウム（例えば０．０５から０．１重量％のアルミニウム）
０から０．１重量％のニオブ（例えば０．０５から０．１重量％のニオブ）
０から０．２重量％のタンタル（例えば０．０５から０．２重量％のタンタル）
０から０．０３５重量％の窒素（例えば５０から３５０ｐｐｍの窒素）
【００２５】
当然ながら、本文中で言及した合金鋼は、不可避不純物を含有し得るが、それらが合計で組成の０．３重量％を超過する可能性は低い。好ましくは、合金は、組成の０．１重量％以下、より好ましくは組成の０．０５重量％以下の量で不可避不純物を含む。特に、鋼組成はまた、１つまたは複数の不純物元素を含み得る。不純物の包括的でない一覧は、例えば以下のものを含む。
０から０．０５重量％のリン
０から０．０３重量％の硫黄
０から０．０７５重量％のヒ素
０から０．０７５重量％のスズ
０から０．０７５重量％のアンチモン
０から０．０１重量％の鉛
０から０．００５重量％のホウ素
【００２６】
合金鋼組成は、好ましくは硫黄をわずかに含むかまたは含まず、例えば０から０．０１５重量％の硫黄を含む。
【００２７】
合金鋼組成は、好ましくはリンをわずかに含むかまたは含まず、例えば０から０．０２５重量％のリンを含む。
【００２８】
鋼組成は、好ましくは１５ｐｐｍ以下の酸素を含む。酸素は不純物として存在し得る。鋼組成は、好ましくは３０ｐｐｍ以下のチタンを含む。チタンは不純物として存在し得る。鋼組成は、好ましくは１０ｐｐｍ以下のホウ素を含む。ホウ素は不純物として例えば１〜５ｐｐｍ存在し得る。
【００２９】
鋼組成物は、好ましくは３０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む。カルシウムは不純物として存在し得るが、微量、例えば１〜３ｐｐｍ意図的に添加もされ得る。
【００３０】
合金鋼組成は、列挙された元素から基本的になり得る。したがって、当然ながら、組成物の基本的な特性がその存在によって物質的に影響されないのであれば、必須であるそれらの元素に加えて、その他の記載されていない元素が組成物中に存在してもよい。
【００３１】
本発明の別の態様によると、ここに記載した合金鋼を含む軸受部品を提供する。鋼を使用することができる軸受部品の例は、ローラー要素（ボールまたはシリンダ）、内部リング、および外部リングを含む。本発明はまた、ここに記載した軸受部品を含む軸受を提供する。
【００３２】
本発明の第三の態様によると、ここに記載した合金鋼を含むエンジン部品、装甲部品、ギヤ部品、または線路部品を提供する。材料は、海洋および航空宇宙用途、例えばギヤおよびシャフトにも使用され得る。
【００３３】
実施例として提供された合金鋼に対する適切な熱処理に関して本発明をさらに説明する。
【００３４】
本発明の合金鋼でできた軸受部品のオーステナイト化（硬化）は、典型的に、８００℃〜８９０℃の温度範囲内で１０から６０分間実施される。オーステナイト、微細化クロムリッチ炭化物は、続く冷却の直前のオーステナイト化段階の最後に主に存在する。任意で、先に実証されたように、硬化の間にバナジウムリッチ窒素含有析出物もまた存在し得、好ましくはより安定にするニオブおよびタンタルを含む。特に、厚い軸受部品部分を製造するためにより焼入性が必要な場合に典型的に使用される、より高いオーステナイト化温度および／または長い保持時間では、このようなバナジウム析出物がオーステナイト粒子の微細化に役立つであろう。微細化された粒子は、最終的な軸受鋼製品に、より優れた靱性、ならびに高い強度および硬度をもたらすであろう。
【００３５】
冷却の間にあらゆる再建的な変態生成物が回避され、マルテンサイト含有成分の焼き戻し後またはベイナイト変態が終わった後には、少量の残留オーステナイトのみが残り、マルテンサイト、ベイナイト（ベイナイト系フェライト）、または両方の組織が鋼微細組織中に得られるように、軸受部品は、オーステナイト化直後に適切な媒体を使用して焼入れされる。その後、軸受部品は、典型的に室温まで冷却される。
【００３６】
残留オーステナイト含有量をさらに低減させ、回転接触疲労に対する耐性にプラスの影響を及ぼす高い硬度および強度を確保するために、その後のサブゼロ処理および／または焼き戻しが採用され得る。加えて、残留オーステナイト含有量が低いと、軸受部品の寸法安定性が向上すると認められ、適用温度が通常より高い厳しい軸受用途に使用することが可能となる。
【００３７】
本発明は、限定的でない実施例として添付された図面に関連してここでさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】鋼１での温度によるＭ７Ｃ３の質量分率である。
【図２】鋼３での温度によるＭ７Ｃ３およびバナジウム−窒素リッチ析出物の質量分率である。
【図３】採用した球状化焼なまし工程の例を示すグラフである。
【図４】球状化焼なまし前（左）および後（右）の鋼Ａを示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図５】鋼Ａ、鋼Ｂ、および従来の１００ＣｒＭｏ７−３の焼入性データの比較である。
【図６】合金鋼がベイナイトへと変態する例を示すグラフである。
【図７】８８５℃で１２０分間オーステナイト化された鋼Ａから得られたベイナイト微細組織を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
［実施例］
ここで、以下の限定的でない実施例を参照して本発明を説明する。
［鋼１（以下を重量％で含む）］
Ｃ：０．７５
Ｓｉ：０．２
Ｍｎ：０．８
Ｍｏ：０．３５
Ｃｒ：１．６５
Ｎｉ：最大０．２５
Ｃｕ：最大０．３０
Ｐ：最大０．０１
Ｓ：最大０．０１５
Ａｓ＋Ｓｎ＋Ｓｂ：最大０．０７５
Ｐｂ：最大０．００２
Ａｌ：最大０．０５０
Ｆｅ：残部
酸素濃度は１０ｐｐｍ未満、Ｔｉ濃度は３０ｐｐｍ未満、Ｃａ濃度は１０ｐｐｍ未満とすべきである。窒素は微量元素（少なくとも５０ｐｐｍ）として存在する。Ａｓの上限は０．０４重量％である。Ｍｏ／Ｓｉの比率は１．７５である。Ｍｏ／Ｃｒの比率は０．２１である。
【００４０】
Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ（ＴＣＦＥ６）による熱力学計算を図１に示し、そこで温度によるＭ７Ｃ３の質量分率をプロットする。
【００４１】
［鋼２（以下を重量％で含む）］
Ｃ：０．７５
Ｓｉ：０．２
Ｍｎ：０．８
Ｍｏ：０．３５
Ｃｒ：１．６５
Ｖ：０．１
Ｎ：０．０２
Ｎｉ：最大０．２５
Ｃｕ：最大０．３０
Ｐ：最大０．０１
Ｓ：最大０．０１５
Ａｓ＋Ｓｎ＋Ｓｂ：最大０．０７５
Ｐｂ：最大０．００２
Ａｌ：最大０．００１
Ｆｅ：残部
酸素濃度は１０ｐｐｍ未満、Ｔｉ濃度は３０ｐｐｍ未満、Ｃａ濃度は１０ｐｐｍ未満とすべきである。Ａｓの上限は０．０４重量％である。Ｍｏ／Ｓｉの比率は１．７５である。Ｍｏ／Ｃｒの比率は０．２１である。Ａｌ／Ｎの比率は０．０５である。
【００４２】
［鋼３（以下を重量％で含む）］
Ｃ：０．７５
Ｓｉ：０．２
Ｍｎ：０．８
Ｍｏ：０．３５
Ｃｒ：１．６５
Ｖ：０．０８
Ｎｂ：０．０２
Ｎ：０．０２
Ｎｉ：最大０．２５
Ｃｕ：最大０．３０
Ｐ：最大０．０１
Ｓ：最大０．０１５
Ａｓ＋Ｓｎ＋Ｓｂ：最大０．０７５
Ｐｂ：最大０．００２
Ａｌ：最大０．００１
Ｆｅ：残部
酸素濃度は１０ｐｐｍ未満、Ｔｉ濃度は３０ｐｐｍ未満、Ｃａ濃度は１０ｐｐｍ未満である。Ａｓの上限は０．０４重量％である。Ｍｏ／Ｓｉの比率は１．７５である。Ｍｏ／Ｃｒの比率は０．２１である。Ａｌ／Ｎの比率は０．０５である。Ｖ／Ｎｂの比率は４である。
【００４３】
Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ（ＴＣＦＥ６）による熱力学計算を図２に示し、そこで温度によるＭ７Ｃ３およびバナジウム、窒素リッチ析出物の質量分率をプロットする。
【００４４】
［鋼４（以下を重量％で含む）］
Ｃ：０．７５
Ｓｉ：０．２
Ｍｎ：０．８
Ｍｏ：０．３５
Ｃｒ：１．６５
Ｖ：０．０８
Ｔａ：０．０２
Ｎ：０．０２
Ｎｉ：最大０．２５
Ｃｕ：最大０．３０
Ｐ：最大０．０１
Ｓ：最大０．０１５
Ａｓ＋Ｓｎ＋Ｓｂ：最大０．０７５
Ｐｂ：最大０．００２
Ａｌ：最大０．００１
Ｆｅ：残部
酸素濃度は１０ｐｐｍ未満、Ｔｉ濃度は３０ｐｐｍ未満、Ｃａ濃度は１０ｐｐｍ未満とすべきである。Ａｓの上限は０．０４重量％である。Ｍｏ／Ｓｉの比率は１．７５である。Ｍｏ／Ｃｒの比率は０．２１である。Ａｌ／Ｎの比率は０．０５である。Ｖ／Ｔａの比率は４である。
【００４５】
［鋼５（以下を重量％で含む）］
Ｃ：０．７５
Ｓｉ：０．４
Ｍｎ：０．８
Ｍｏ：０．３５
Ｃｒ：１．６５
Ｎｉ：最大０．２５
Ｃｕ：最大０．３０
Ｐ：最大０．０１
Ｓ：最大０．０１５
Ａｓ＋Ｓｎ＋Ｓｂ：最大０．０７５
Ｐｂ：最大０．００２
Ａｌ：最大０．０５０
Ｆｅ：残部
酸素濃度は１０ｐｐｍ未満、Ｔｉ濃度は３０ｐｐｍ未満、Ｃａ濃度は１０ｐｐｍ未満とすべきである。Ａｓの上限は０．０４重量％である。Ｍｏ／Ｓｉの比率は０．８７５である。Ｍｏ／Ｃｒの比率は０．２１である。
【００４６】
以下のさらなる実験結果は、例として本発明をさらに説明する。実施例の鋼（バナジウム有りおよび無し）を融解した。化学組成を以下の表１に示す（ｐｐｍ以外はすべて重量％）。基準鋼１００ＣｒＭｏ７−３の化学組成もまた示す。それぞれの鋼は、１ｍ長、φ３０ｍｍのバーの形態で熱間鍛造状態として供給した。鋼バーの総数は、それぞれ７つである。想定通り、熱間鍛造状態の鋼は、完全にパーライト組織を表した。
【００４７】
【表１】
2015537113.tif 000002
【００４８】
次いで、機械加工を容易にし、続く熱処理（硬化）ステップに対する反応をよくするために、鋼を球状化焼なましした。図３におけるプロットは、採用された球状化焼なまし工程の例を示す。
【００４９】
本発明による鋼の焼入性は、重要な側面であり、ＡＳＴＭ標準検査仕様Ａ２５５‐１０に従って評価した。評価した組織は、焼戻しないマルテンサイトである。
【００５０】
図５におけるプロットは、約１重量％の炭素を含む既存の基準軸受鋼と比較して、約０．７５重量％の炭素を含む鋼ＡおよびＢの優れた焼入性を明確に実証している。
【００５１】
例えばバナジウムおよび窒素などの微量合金添加物の導入は、基準鋼と比較して、過度にオーステナイト結晶粒が成長するリスクがなくオーステナイト化温度を上昇させ得ることを意味している。このことにより、より深いところ、またはより厚い軸受部品に対してより優れた焼入性がもたらされる。
【００５２】
加えて、本発明による合金鋼組成によって実証された焼入性をより緩やかに減少すると、軸受部品部分にわたって均一な硬度が得られる。これにより、熱処理の間の構成要素の成長に関してさらに高度に予測することが可能となり、次の段階での研削代をより容易に設定することが可能となる。
【００５３】
図６および以下の表２に表される略図工程の後で、マルテンサイトへの変態と同様に、鋼はベイナイトへも変態した。
【００５４】
【表２】
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【００５５】
表２からわかるように、本発明による鋼から得られたベイナイト組織の硬度は、基準軸受鋼で測定されたものとそれほど異ならなかった。しかしながら、改善された硬度のためには、わずかに長いベイナイトへの変態時間が必要であることがわかった。
【００５６】
図７は、８８５℃で１２０分間オーステナイト化された鋼Ａから得られたベイナイト微細組織を示すＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【００５７】
前述の詳細な説明は、説明および例示の目的で提供されたものであり、添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。ここに示された好ましい実施形態における多くの変更は当業者に明らかであり、それらの変更もまた添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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