(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．８〜１．２％、Ｓｉ：０．４９〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．００５〜０．０２５％、Ｓ：０．００３〜０．０１５％でＰ（％）＋２Ｓ（％）：０．０２０〜０．０４０％、Ａｌ：０．０１〜０．０５％、Ｎ：０．００５〜０．０１２％、Ｎｉ：２．０％以下を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００２％以下、Ｏ（酸素）は０．００１５％以下の丸鋼材であって、その半径をＲとしたとき、横断面の中心から（Ｒ／１０）までの領域に存在する偏析帯において、丸鋼材でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅が、その丸鋼材の直径の０．０００３〜０．００３倍であることを特徴とする熱間加工で成形して用いる軸受要素部品用の丸鋼材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間加工で成形して用いる軸受要素部品用丸鋼材に関する。より詳しくは、ボール、コロ、ニードル、シャフト、レースなどの軸受要素部品の用途に好適な熱間加工で成形して用いる丸鋼材に関する。
【従来の技術】
【０００２】
ボール、コロ、ニードル、シャフト、レースなどの軸受要素部品の素材鋼として、一般に、JIS G 4805で規格化されたＳＵＪ２鋼などの高炭素クロム軸受鋼が多用されている。
【０００３】
上記の所謂「軸受用鋼」は、熱間圧延などの手段で棒鋼や線材といった丸鋼材に加工された後、下記（ａ）又は（ｂ）の手法で前記各種の要素部品に仕上げられることが多い。
【０００４】
（ａ）熱間での切断、鍛造などの加工によって要素部品に近い形状に成形され、その後、軟化を目的とした球状化焼鈍を受け、次いで切削加工を施され、更に、焼入れと低温での焼戻しによる熱処理を受けて所望の機械的性質を付与される。
【０００５】
（ｂ）軟化を目的とした球状化焼鈍を受け、次いで冷間鍛造、冷間抽伸や切削などの加工によって要素部品に成形され、更に、焼入れと低温での焼戻しによる熱処理を受けて所望の機械的性質を付与される。
【０００６】
このうち（ａ）の手法は、熱間加工で要素部品に近い形状に成形するものであるため、冷間鍛造に較べて複雑な形状の要素部品にも適用可能であり、又、コストが嵩む切削加工での切削量を減らすことができる。したがって、近年では上記（ａ）の手法で軸受要素部品が製造されることが多くなり、熱間鍛造用金型や熱間切断用の刃の寿命を向上することが可能な熱間加工性の優れた軸受鋼に対する要求が極めて大きくなっている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑みなされたもので、その目的は特別な元素を添加することなく、熱間鍛造用金型や熱間切断用の刃などの工具寿命を延長することができる、ボール、コロ、ニードル、シャフト、レースなどの軸受要素部品の用途に好適な熱間加工性に優れた熱間加工で成形して用いる丸鋼材を提供することである。
【０００８】
ここで、「熱間加工性」は、「熱間加工用の工具の寿命が長い場合に良好」とし、後述の実施例における熱間捩り試験、すなわち、平行部の長さと直径がそれぞれ５０ｍｍと１０ｍｍの試験片を１０５０℃、１１００℃及び１１５０℃の各温度で１５分保持した後、速度３００ｒｐｍで熱間捩り試験した際、上記３温度における破断までの捻回数の平均値が８４回以下であることを目標とする。又、各種の産業機械や自動車などに使用される軸受には高い面圧が繰り返し作用するので、軸受要素部品用丸鋼材は、後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命を有することを目標とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の要旨は、下記の熱間加工で成形して用いる軸受要素部品用丸鋼材にある。
【００１０】
すなわち、「質量％で、Ｃ：０．８〜１．２％、Ｓｉ：０．４９〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．００５〜０．０２５％、Ｓ：０．００３〜０．０１５％でＰ（％）＋２Ｓ（％）：０．０２０〜０．０４０％、Ａｌ：０．０１〜０．０５％、Ｎ：０．００５〜０．０１２％、Ｎｉ：２．０％以下を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００２％以下、Ｏ（酸素）は０．００１５％以下の丸鋼材であって、その半径をＲとしたとき、横断面の中心から（Ｒ／１０）までの領域に存在する偏析帯において、丸鋼材でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅が、その丸鋼材の直径の０．０００３〜０．００３倍である熱間加工で成形して用いる軸受要素部品用の丸鋼材。」である。
【００１１】
なお、本発明でいう「丸鋼材」とは、熱間で加工された断面形状が円形の線材、棒鋼やビレットなどを指し、その「横断面」とは、圧延方向や鍛造軸に垂直に切断した面をいう。
【００１２】
又、「丸鋼材でのＣｒ含有量」とは、丸鋼材の横断面の中心から（Ｒ／２）の部位で試験片を採取し、通常の方法によって分析した値をいう。
更に、「熱間加工性」を、「熱間加工用の工具の寿命が長い場合に良好」とすることは既に述べたとおりである。
【００１３】
本発明者らは、丸鋼材の中心偏析と偏析した合金元素が熱間加工での工具寿命に及ぼす影響について調査・研究を重ね、その結果、下記の知見を得た。
【００１４】
（ａ）一般に、熱間で引張試験した際の絞り値が高い場合に熱間加工で割れやクラックが発生しないので、熱間加工性がよいとされているが、軸受要素部品の素材鋼の場合、通常の熱間加工温度である１０００〜１２５０℃での引張試験の絞り値はほぼ１００％であり、熱間鍛造や熱間圧延など一般的な熱間加工で割れやクラックが発生する可能性は極めて小さい。
【００１５】
（ｂ）熱間での捩り試験において試験片が破断するまでの捻回数は、軸受要素部品の素材鋼でも、大きな差が生じる場合が多い。そして、この捻回数は熱間加工用の工具の寿命との相関が大きく、この捻回数を低下させた方が熱間加工用の工具の寿命が長くなる。
【００１６】
（ｃ）上記（ｂ）における熱間捩り試験での破断までの捻回数を低下させるためには、Ｐ及びＳの含有量の増加、並びにＣｒ、Ｃなどの中心偏析量、それも丸鋼材の場合には横断面の中心から（Ｒ／１０）までの領域に存在する偏析帯におけるＣｒ、Ｃ量を増加させることが有効である。
【００１７】
（ｄ）一方、軸受要素部品に大きな転動疲労寿命を確保させるためには、Ｐ及びＳの含有量の低減、並びにＣｒ、Ｃなどの中心偏析量を低減することが有効である。
【００１８】
（ｅ）上記（ｂ）及び（ｃ）から、熱間加工用の工具の寿命を長くし、しかも軸受要素部品に良好な転動疲労寿命を確保させるためには、Ｓ、Ｐの含有量、及びＣｒ、Ｃなどの中心偏析量をある特定の範囲に制御することが重要である。
【００１９】
（ｆ）Ｃ、Ｍｎ及びＣｒは中心偏析しやすい元素であるが、このうち熱間捩り試験での破断までの捻回数に大きく影響するのは、ＣとＣｒである。しかし、Ｃは軽元素で偏析を精度よく定量することが難しいので、Ｃｒの偏析を定量的に評価する手法が有効である。
【００２０】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。
【発明の実施の形態】
【００２１】
以下、本発明について詳しく説明する。なお、化学成分の含有量の「％」は「質量％」を意味する。
（Ａ）丸鋼材の化学組成
Ｃ：０．８〜１．２％
焼入れと低温での焼戻しによる熱処理を行って軸受用鋼材（軸受要素部品）に所望の機械的性質を付与させるが、Ｃの含有量が０．８％未満では前記焼入れ・焼戻し後の硬度が低く、所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られない。一方、Ｃの含有量が１．２％を超えると、鋼の凝固時に巨大な炭化物が生成しやすくなり、目標とする転動疲労寿命を確保させるためには高温で長時間の均質化熱処理を行う必要が生じるのでコストが嵩んでしまう。したがって、Ｃの含有量を０．８〜１．２％とした。なお、Ｃの含有量は０．８〜１．０％とすることが好ましく、０．８〜０．９％とすれば一層好ましい。
【００２２】
Ｓｉ：０．４９〜２．０％
Ｓｉは、転動疲労寿命を高めるのに有効な元素であるほか、脱酸剤として必要な元素でもある。又、Ｓｉは鋼の焼入れ性を高める元素でもある。一方、Ｓｉの含有量が２．０％を超えると、熱間圧延後や球状化焼鈍後に、脱スケールするために長時間を要するので生産性の大幅な低下を招く。したがって、Ｓｉの含有量を０．４９〜２．０％とした。なお、Ｓｉの含有量は０．４９〜１．０％とすることが好ましく、０．４９〜０．６％とすれば一層好ましい。
【００２３】
Ｍｎ：０．２〜１．５％
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を向上させると同時に、Ｓによる熱間脆性の防止に必要な元素である。これらの効果を発揮させるためにはＭｎを０．２％以上含有させる必要がある。一方、Ｍｎの含有量が１．５％を超えると、Ｍｎの中心偏析が顕著になり、Ｃｒの中心偏析を後述する範囲に制御しても転動疲労寿命の低下が著しくなり、所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られなくなる。したがって、Ｍｎの含有量を０．２〜１．５％とした。なお、Ｍｎ含有量の望ましい範囲は０．２〜１．０％であり、０．２〜０．８％であれば一層望ましい。
【００２４】
Ｃｒ：０．５〜２．０％
Ｃｒは、鋼の焼入れ性を向上させると同時に、熱間加工用の工具の寿命を大きくするのに有効な元素である。しかし、その含有量が０．５％未満の場合には、たとえＣｒの中心偏析を後述する範囲に制御しても前記した熱間捩り試験で、所望の８４回以下の捻回数にはなり難く、したがって熱間加工用の工具の長寿命化がなし難い。一方、２．０％を超えるとＣｒ及びＣの中心偏析が顕著になって転動疲労寿命の低下が著しくなり、所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られなくなる。したがって、Ｃｒの含有量を０．５〜２．０％とした。なお、Ｃｒの含有量は０．７〜１．５％とすることが好ましく、０．７〜１．２％とすれば一層好ましい。
【００２５】
Ｐ：０．００５〜０．０２５％
Ｐは、Ｓと複合して熱間加工用の工具の寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、その含有量が０．００５％未満では、前記した熱間捩り試験で、所望の８４回以下の捻回数にはなり難く、したがって熱間加工用の工具の長寿命化がなし難い。一方、Ｐは粒界に偏析して粒界を脆化させやすい元素であり、その含有量が０．０２５％を超えると、転動疲労寿命の低下が著しくなって所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られなくなる。したがって、Ｐの含有量を０．００５〜０．０２５％とした。なお、Ｐの含有量は、Ｐ（％）＋２Ｓ（％）で０．０２０〜０．０４０％を満足する必要がある。
【００２６】
Ｓ：０．００３〜０．０１５％
Ｓは、Ｐと複合して熱間加工用の工具の寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、その含有量が０．００３％未満では、前記した熱間捩り試験で、所望の８４回以下の捻回数にはなり難く、したがって熱間加工用の工具の長寿命化がなし難い。一方、ＳはＭｎと結合してＭｎＳを形成し、転動疲労寿命を低下させてしまう元素であり、特に、その含有量が０．０１５％を超えると、粗大なＭｎＳを形成しやすくなるので転動疲労寿命の低下が著しくなって所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られない。したがって、Ｓの含有量を０．００３〜０．０１５％とした。なお、Ｓの含有量は、Ｐ（％）＋２Ｓ（％）で０．０２０〜０．０４０％を満足する必要がある。
【００２７】
Ｐ（％）＋２Ｓ（％）：０．０２０〜０．０４０％
前述のようにＰとＳとは複合して熱間加工用の工具の寿命を向上させる。しかし、Ｐ（％）＋２Ｓ（％）の値が０．０２０％未満の場合には、前記した熱間捩り試験で、所望の８４回以下の捻回数にはなり難く、したがって熱間加工用の工具の長寿命化がなし難い。一方、Ｐ（％）＋２Ｓ（％）の値が０．０４０％を超えると、たとえＰ及びＳの含有量がそれぞれ前記した０．０１０〜０．０２５％、０．００３〜０．０１５％であっても、転動疲労寿命の低下が著しくなって所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られない。したがって、Ｐ（％）＋２Ｓ（％）の値を０．０２０〜０．０４０％とした。
【００２８】
Ａｌ：０．０１〜０．０５％
Ａｌは、脱酸作用を有する。更に、ＡｌはＮと結合してＡｌＮを形成し、結晶粒が粗大化するのを防止する作用を有する。しかし、Ａｌの含有量が０．０１％未満ではこうした効果が得難い。一方、Ａｌは非金属系介在物を形成して転動疲労寿命の低下を招く元素であり、特に、その含有量が０．０５％を超えると、粗大な非金属系介在物を形成しやすくなるので転動疲労寿命の低下が著しくなって所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られなくなる。したがって、Ａｌの含有量を０．０１〜０．０５％とした。なお、Ａｌの含有量は０．０１〜０．０４％とすることが好ましく、０．０１〜０．０３％とすれば一層好ましい。
【００２９】
Ｎ：０．００５〜０．０１２％
Ｎは、Ａｌと結合してＡｌＮを形成し、結晶粒が粗大化するのを防止する作用を有する。しかし、Ｎの含有量が０．００５％未満ではこの効果は得難い。一方、Ｎの含有量が多くなると粗大なＡｌＮが生じやすくなり、又、不純物元素としてのＴｉの含有量を後述する範囲に抑えても粗大なＴｉＮが生じやすくなって、転動疲労寿命が低下してしまう。特に、その含有量が０．０１２％を超えると、転動疲労寿命の低下が著しくなって所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られない。したがって、Ｎの含有量を０．００５〜０．０１２％とした。
【００３０】
本発明の熱間加工で成形して用いる軸受要素部品用の丸鋼材には、必要に応じて、Ｎｉを選択的に含有させることができる。すなわち、Ｎｉを任意添加元素として添加し、含有させてもよい。
【００３１】
以下、任意添加元素としてのＮｉに関して説明する。
【００３２】
Ｎｉ：２．０％以下
Ｎｉは、添加すれば、焼入れ後のマルテンサイト中に固溶して靱性を高める作用を有する。この効果は不純物レベルの含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、Ｎｉは０．２％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、２．０％を超えて含有させても、前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｎｉの含有量を２．０％以下とした。なお、添加する場合のＮｉ含有量の好ましい範囲は０．２〜２．０％である。
本発明においては、不純物元素としてのＴｉ及びＯ（酸素）の含有量を下記のとおりに制限する。
【００３３】
Ｔｉ：０．００２％以下
Ｔｉは、Ｎと結合してＴｉＮを形成し、転動疲労寿命を低下させてしまう。特にその含有量が０．００２％を超えると、転動疲労寿命の低下が著しくなり、所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られない。したがって、Ｔｉの含有量を０．００２％以下とした。なお、不純物元素としてのＴｉの含有量はできるだけ少なくすることが望ましい。
【００３４】
Ｏ（酸素）：０．００１５％以下
Ｏは、酸化物系介在物を形成し、転動疲労寿命を低下させてしまう。特にその含有量が０．００１５％を超えると転動疲労寿命の低下が著しくなり、所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られない。したがって、Ｏの含有量を０．００１５％以下とした。なお、不純物元素としてのＯの含有量はできる限り少なくすることが望ましい。
【００３５】
（Ｂ）丸鋼材の横断面におけるＣｒの偏析帯の幅
本発明においては、丸鋼材の横断面の中心から（Ｒ／１０）までの領域に存在する偏析帯において、丸鋼材でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅を、その丸鋼材の直径の０．０００３〜０．００３倍に規定する。なお、「丸鋼材でのＣｒ含有量」が、丸鋼材の横断面の中心から（Ｒ／２）の部位で試験片を採取し、通常の方法によって分析した値を指すことは既に述べたとおりである。
【００３６】
ここで、丸鋼材の横断面の中心から（Ｒ／１０）までの領域に存在する偏析帯を対象とするのは、この領域の偏析帯に着目しておけば、熱間加工用の工具の寿命と軸受要素部品の転動疲労寿命とが評価できるためである。
【００３７】
前記した丸鋼材の横断面の中心から（Ｒ／１０）までの領域に存在する偏析帯において、丸鋼材でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅が、その丸鋼材の直径の０．０００３倍未満の場合には熱間捩り試験で所望の捻回数（後述の実施例における捩り試験での８４回以下の捻回数）にはならず、したがって熱間加工用の工具の長寿命化がなされない。一方、丸鋼材の横断面の中心から（Ｒ／１０）までの領域に存在する偏析帯において、丸鋼材でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅が、その丸鋼材の直径の０．００３０倍を超える場合には、転動疲労寿命の低下が著しくなり、所望の転動疲労寿命（後述の実施例における転動疲労試験で、１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命）が得られない。
【００３８】
ここで、「丸鋼材でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅」は、例えば、丸鋼材の横断面を鏡面研磨した後、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭという）に付属したエネルギー分散形Ｘ線分析装置（以下、ＥＤＸという）によって決定すればよい。具体的には、例えば、ＥＤＸのプローブ径を１μｍとし、丸鋼材の横断面の中心部を測定開始点として「Ｒ／１０」の部位までをＣｒについて線分析を実施し、その測定チャートを用いて、Ｃｒの分析値が丸鋼材でのＣｒ含有量の１．３倍以上であった箇所のうち、最も幅の広い箇所の幅を前記「丸鋼材でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅」とすればよい。
【００３９】
なお、「丸鋼材の横断面の中心から（Ｒ／１０）までの領域に存在する偏析帯において、丸鋼材でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅を、その丸鋼材の直径の０．０００３〜０．００３倍にする」には、例えば、均質化熱処理する前の鋼塊を丸い形状として、横断面の中心から（Ｒ／１０）までの領域に存在する偏析帯において、鋼塊でのＣｒ含有量の２．０倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅が上記丸い形状の鋼塊の直径の０．０００２〜０．００２倍であった場合には、１２００〜１２４０℃の温度域で６〜１２時間の均質化熱処理を行えばよい。ここで、「丸鋼材でのＣｒ含有量」と同様に、「鋼塊でのＣｒ含有量」とは、丸い形状の鋼塊の横断面の中心から（Ｒ／２）の部位で試験片を採取し、通常の方法によって分析した値を指す。
【００４０】
前記（Ａ）項に記載の化学組成と本（Ｂ）項に記載の横断面におけるＣｒの偏析帯の幅を有する丸鋼材は、通常の方法で熱間鍛造や熱間切断などの加工を施され、更に、焼入れと低温での焼戻しによる熱処理を受けて所望の機械的性質を有する軸受要素部品に仕上げられてから、精密機械部品である最終製品としての軸受に組み立てられる。
【００４１】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
【実施例】
【００４２】
表１に示す化学組成を有する鋼Ａ、Ｂ、Ｄ〜Ｆ、Ｉ〜Ｌを３００ｋｇ真空炉で溶解した後、５０ｋｇの鋳型に５分湯して、同一化学成分を有する鋼塊（インゴット）を各５個ずつ作製した。表１における鋼Ｂ及びＤは化学組成が本発明で規定する条件を満足する鋼であり、一方、鋼Ａ、Ｅ、Ｆ及びＩ〜Ｌは成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例の鋼である。
【００４３】
【表１】
0003882538.tif 000002
【００４４】
上記鋼Ａ、Ｂ、Ｄ〜Ｆ、Ｉ〜Ｌの各５個の鋼塊のうち４個について、それぞれ電気炉を用いて均質化熱処理を行った。均質化熱処理の処理条件（ヒートパターン）は下記の４条件である。
【００４５】
条件Ｗ：１２４０℃に加熱して４時間保持した後、炉外で放冷、
条件Ｘ：１２４０℃に加熱して８時間保持した後、炉外で放冷、
条件Ｙ：１２４０℃に加熱して１２時間保持した後、炉外で放冷、
条件Ｚ：１２４０℃に加熱して２４時間保持した後、炉外で放冷。
【００４６】
次いで、各鋼についての５個の鋼塊、すなわち上記の均質化熱処理を行った４個の鋼塊と鋳込みままの均質化処理なしの鋼塊の計５個の鋼塊を、１２００℃に加熱して仕上げ温度９５０℃で熱間鍛造し、その後大気中で放冷して直径４０ｍｍの丸棒を得た。
このようにして得た直径が４０ｍｍの丸棒について、Ｃｒの偏析帯の幅を測定した。すなわち、直径が４０ｍｍの各丸棒の横断面を鏡面研磨した後、ＳＥＭに付属したＥＤＸによって「直径が４０ｍｍの丸棒でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅」を下記のようにして調査した。すなわち、ＥＤＸのプローブ径を１μｍとし、前記丸棒の横断面の中心部を測定開始点として２ｍｍの位置までをＣｒについて線分析を３回実施し、その測定チャートを用いて、Ｃｒの分析値が丸棒でのＣｒ含有量の１．３倍以上であった箇所のうち、最も幅の広い箇所の幅を前記「直径が４０ｍｍの丸棒でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅」として決定した。
【００４７】
更に、直径が４０ｍｍの丸棒の中心部から鍛造軸に平行に、機械加工により平行部の長さと直径がそれぞれ５０ｍｍと１０ｍｍの捩り試験用の試験片を採取し、１０５０℃、１１００℃及び１１５０℃の各温度で１５分保持した後、速度３００ｒｐｍで熱間捩り試験し、上記３温度における破断までの捻回数の平均値を求めた。
【００４８】
又、前記直径４０ｍｍの丸棒の中心部から鍛造軸に平行に、機械加工により直径１２ｍｍ、長さ２２ｍｍの試験片を切り出し、この試験片を焼入れ、焼戻し処理（８２０℃で３０分保持してから油焼入れし、１６０℃で１時間焼戻し）して転動疲労試験に供した。すなわち、円筒型の転動疲労試験機を用いて、潤滑油に＃６８タービン油を使用して、ヘルツ最大接触応力が５９００ＭＰａ、試験片負荷回数が４６０００回／分の条件で転動疲労試験を行った。各鋼について試験片は１０個ずつとし、１０個の試験片の中で最初に表面剥離をおこしたときの回転数を「転動疲労寿命」とした。転動疲労寿命が１．０×１０７ 以上の場合に転動疲労特性に優れていると評価した。
【００４９】
表２〜４に、「直径が４０ｍｍの丸棒でのＣｒ含有量の１．３倍を超えるＣｒ含有量となる領域の幅」（各表中では、「Ｃｒ偏析帯の幅／直径」と記載）、上記３温度における破断までの捻回数の平均値（各表中では単に「破断までの捻回数」と記載）及び転動疲労寿命の各調査結果をまとめて示す。
【００５０】
【表２】
0003882538.tif 000003
【００５１】
【表３】
0003882538.tif 000004
【００５２】
【表４】
0003882538.tif 000005
【００５３】
表２〜４から明らかなように、比較例の鋼Ａ及び鋼Ｉ〜Ｌを用いた試験番号の場合、つまり、Ｃ含有量が０．８％を下回る鋼Ａを用いた試験番号１〜５、Ｐ含有量が０．０２５％を上回り、且つ「Ｐ（％）＋２Ｓ（％）」の値が０．０４０％を上回る鋼Ｉを用いた試験番号４１〜４５、Ｓ含有量が０．０１５％を上回り、且つ「Ｐ（％）＋２Ｓ（％）」が０．０４０％を上回る鋼Ｊを用いた試験番号４６〜５０、Ｔｉ含有量が０．００２％を上回る鋼Ｋを用いた試験番号５１〜５５、及びＯ（酸素）含有量が０．００１５％を上回る鋼Ｌを用いた試験番号５６〜６０は、転動疲労寿命が１．０×１０７ 回に達していない。
【００５４】
上記のうち試験番号４１、４２、４６、４７、５１及び５６は、「Ｃｒ偏析帯の幅／直径」が０．００３０を超えているので転動疲労寿命が特に短い。
【００５５】
又、上記のうち試験番号４、５、５４、５５、５９及び６０は、「Ｃｒ偏析帯の幅／直径」が０．０００３を下回るため、捻り試験での破断までの捻回数も目標の値に達していない。
【００５６】
比較例の鋼Ｅ及びＦを用いた試験番号２１〜３０の場合は、「Ｐ（％）＋２Ｓ（％）」の値が０．０２０％を下回るため、捻り試験での破断までの捻回数が８４回より多い。
【００５７】
上記のうち試験番号２４、２５、２９及び３０は、「Ｃｒ偏析帯の幅／直径」が０．０００３を下回っているので、捻回数が特に大きい。
【００５８】
化学組成が本発明で規定する含有量の範囲内にある鋼であっても、試験番号６及び１６は、「Ｃｒ偏析帯の幅／直径」が０．００３０を上回るため、転動疲労寿命が１．０×１０７ 回に達していない。又、試験番号９、１０及び２０は、「Ｃｒ偏析帯の幅／直径」が０．０００３を下回っているため、捩り試験での破断までの捻回数が８４回より多い。
【００５９】
上記の比較例に対し、本発明で規定する条件を満たす本発明例である試験番号７、８及び１７〜１９の場合には、所望の８４回以下の捻回数と１．０×１０７ 以上の転動疲労寿命がともに得られている。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の丸鋼材は、「熱間加工性」に優れ（すなわち、「熱間加工用の工具の寿命が長い」）更に、転動疲労寿命も長いので、ボール、コロ、ニードル、シャフト、レースなど、熱間加工で成形して用いる軸受要素部品の素材として利用することができる。