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JP5018305B2 - Manufacturing method of rough bearing product - Google Patents

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JP5018305B2
JP5018305B2 JP2007188120A JP2007188120A JP5018305B2 JP 5018305 B2 JP5018305 B2 JP 5018305B2 JP 2007188120 A JP2007188120 A JP 2007188120A JP 2007188120 A JP2007188120 A JP 2007188120A JP 5018305 B2 JP5018305 B2 JP 5018305B2
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Description

本発明は、複数回の鍛造加工によって軸受粗成形品を製造する方法に関し、詳しくは、熱間鍛造によって所定の形状に粗成形した後の球状化焼鈍を省略あるいはその球状化焼鈍の時間を短縮することが可能な軸受粗成形品の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a bearing rough molded product by a plurality of forging processes, and more specifically, omits spheroidizing annealing after rough forming into a predetermined shape by hot forging or shortens the time for spheroidizing annealing. The present invention relates to a method for manufacturing a roughly molded bearing product.

従来、自動車や産業機械などに用いられる軸受部品のうちでも軌道輪のような部品は、一般に、JIS G 4805(1999)に規定されたSUJ1〜5に代表される高炭素クロム軸受鋼鋼材を素材として、熱間鍛造によって所定の形状に粗成形した後、転造加工などの冷間加工や切削加工を施して最終形状とし、その後さらに焼入れ−焼戻しのいわゆる「調質処理」を行って仕上げられていた。そして、その際の熱間鍛造としては、非特許文献1に示されているように、鍛造加工を複数回施すことにより内外輪を同時に粗成形する方法が採られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, among bearing parts used in automobiles and industrial machines, parts such as bearing rings are generally made of high-carbon chromium bearing steel materials represented by SUJ1-5 specified in JIS G 4805 (1999). After rough forming into a predetermined shape by hot forging, it is subjected to cold processing such as rolling and cutting to make the final shape, and then finished by further so-called tempering treatment of quenching and tempering It was. And as the hot forging at that time, as shown in Non-Patent Document 1, a method is adopted in which the inner and outer rings are simultaneously roughly formed by performing forging processes a plurality of times.

しかしながら、熱間鍛造後の軸受粗成形品のミクロ組織は、通常パーライトの単相組織あるいはパーライト組織に加えてベイナイトなど硬質相を含んだ混合組織であるので、熱間鍛造ままの軸受粗成形品は冷間加工性や切削加工性に劣っている。   However, since the microstructure of the rough bearing product after hot forging is usually a single-phase structure of pearlite or a mixed structure containing a hard phase such as bainite in addition to the pearlite structure, the rough bearing product as hot forged. Is inferior in cold workability and cutting workability.

このため、熱間鍛造後の軸受粗成形品には、冷間加工性や切削加工性を高めるために、球状化焼鈍と呼ばれる20時間を超えるような長時間の熱処理を施し、ミクロ組織をフェライトと球状セメンタイトの混合組織に変えることが一般に行われてきた。   For this reason, in order to improve the cold workability and cutting workability, the rough bearing product after hot forging is subjected to a long-time heat treatment over 20 hours called spheroidizing annealing, and the microstructure is ferrite. It has been generally performed to change to a mixed structure of spherical cementite.

しかしながら、上記長時間の球状化焼鈍は多大なエネルギーを消費するばかりか、生産性を低下させてコスト上昇を招く処理である。   However, the spheroidizing annealing for a long time not only consumes a large amount of energy but also reduces productivity and increases costs.

したがって、産業界からは、熱間鍛造後の軸受粗成形品の球状化焼鈍を省略するか、あるいは省略できないまでもその時間を大幅に短縮して、エネルギー消費を少なくし、また工程を簡略化して生産性を高めたいとの要望が大きくなっている。   Therefore, from the industry, the spheroidizing annealing of bearings after hot forging is omitted, or even if it cannot be omitted, the time is greatly reduced, energy consumption is reduced, and the process is simplified. There is a growing demand to increase productivity.

軸受部品の製造工程における生産性改善のため、軸受鋼鋼材の製造過程の熱履歴を改善し、球状化焼鈍を省略あるいは球状化焼鈍時間の短縮を可能とする製造方法は、例えば、特許文献1〜4に提案されている。   In order to improve the productivity in the manufacturing process of bearing parts, a manufacturing method that improves the thermal history of the manufacturing process of the bearing steel and omits spheroidizing annealing or shortens the spheroidizing annealing time is disclosed in Patent Document 1, for example. Proposed in ~ 4.

すなわち、特許文献1には、特定の成分範囲に調整された炭素鋼を850℃以上の温度に加熱し圧下率30〜60%の熱間圧延を行う段階と、前記熱間圧延後Ac1変態点〜Acm変態点の温度域で60〜900秒間の保持をした後に同一温度域で圧下率30〜60%の熱間圧延を行う段階と、前記熱間圧延後600℃の温度まで1℃/s以下の冷却速度で徐冷する段階と、を有して成る「高炭素鋼材の直接軟化熱処理方法」が開示されている。 That is, Patent Document 1 discloses a stage in which a carbon steel adjusted to a specific component range is heated to a temperature of 850 ° C. or higher and hot rolling is performed at a reduction rate of 30 to 60%, and the Ac 1 transformation after the hot rolling. A stage in which hot rolling at a rolling reduction of 30 to 60% is performed in the same temperature range after holding for 60 to 900 seconds in the temperature range of point to A cm transformation point, and 1 ° C up to a temperature of 600 ° C after the hot rolling. And a step of gradual cooling at a cooling rate of / s or less, and “a direct softening heat treatment method for high carbon steel” is disclosed.

なお、この特許文献1で提案された技術は、熱間圧延の加工途中において、Ac1変態点〜Acm変態点の温度域で60〜900秒間の保持させることによりオーステナイト粒から初析セメンタイトを析出させ、さらに圧下率30〜60%の熱間圧延を行った後に600℃の温度まで1℃/s以下の冷却速度で徐冷することで、軟質なパーライト組織または疑似パーライト組織を得ることを特徴とするものである。 In addition, the technique proposed in this Patent Document 1 is a method in which pro-eutectoid cementite is retained from austenite grains by holding for 60 to 900 seconds in the temperature range of Ac 1 transformation point to A cm transformation point in the course of hot rolling. Precipitating and hot rolling at a rolling reduction of 30 to 60% and then gradually cooling to a temperature of 600 ° C. at a cooling rate of 1 ° C./s or less to obtain a soft pearlite structure or a pseudo pearlite structure It is a feature.

また、特許文献2には、C:0.8〜1.3質量%を含有する鋼材を、熱間圧延における仕上圧延温度を850℃以下、冷却開始温度を850℃以下に制御し、且つ、該冷却開始温度から600℃の範囲における平均冷却速度を0.1〜5℃/sで冷却する「伸線前の熱処理が省略可能な伸線加工性に優れた線状または棒状鋼の製造方法」が開示されている。   In Patent Document 2, a steel material containing C: 0.8 to 1.3% by mass is controlled by controlling the finish rolling temperature in hot rolling to 850 ° C. or lower and the cooling start temperature to 850 ° C. or lower, and Cooling at an average cooling rate in the range of 600 ° C. from the cooling start temperature at 0.1 to 5 ° C./s, “a method for producing a linear or rod-like steel excellent in wire drawing workability that can omit heat treatment before wire drawing” Is disclosed.

なお、上記特許文献2で提案された技術は、「加熱」→所定の線径まで「圧延」→「冷却」という一連の製造工程において、仕上圧延の前に初析セメンタイトを析出させ、仕上圧延温度を850℃以下に制御することによってその初析セメンタイトを仕上圧延過程で破壊して10以下のアスペクト比(「長径/短径」)になるようにし、さらに、冷却開始温度から600℃の範囲における平均冷却速度を0.1〜5℃/sとして冷却することによって、短径が2μm以下の初析セメンタイトを得るものである。   Note that the technique proposed in Patent Document 2 described above is such that, in a series of manufacturing processes of “heating” → “rolling” → “cooling” to a predetermined wire diameter, proeutectoid cementite is precipitated before finish rolling, and finish rolling. By controlling the temperature to 850 ° C. or less, the pro-eutectoid cementite is broken in the finish rolling process so as to have an aspect ratio of 10 or less (“major axis / minor axis”), and further within the range of 600 ° C. from the cooling start temperature. By cooling at an average cooling rate of 0.1 to 5 ° C./s, pro-eutectoid cementite having a minor axis of 2 μm or less is obtained.

特許文献3には、特定の化学組成を有する鋼素材に対し、熱間圧延の仕上圧延を該鋼素材の(Ar1−50℃)〜(Ar1+50℃)の温度域で減面率が20%以上となるように行い、直ちに冷却速度0.5℃/s以下で、500℃以下まで冷却する「熱間圧延ままで球状化炭化物組織を有する軸受け用線材・棒鋼の製造方法」が開示されている。 Patent Document 3 discloses that a steel material having a specific chemical composition is subjected to hot rolling finish rolling in a temperature range of (Ar 1 −50 ° C.) to (Ar 1 + 50 ° C.) of the steel material. Disclosed is "Method for producing wire rod / bearing steel for bearings having a spheroidized carbide structure as it is hot-rolled", which is performed at a cooling rate of 0.5 ° C / s or less and immediately cooled to 500 ° C or less. Has been.

この特許文献3で提案された技術は、Ar1点近傍の温度で圧延加工を施すことによる加工歪の蓄積によって、層状パーライトを構成している板状セメンタイトが微細に分断され、同時にパーライトおよびフェライト組織全体も加工を受けて、転位密度の上昇や各相間の界面エネルギーが増加し、続く冷却速度0.5℃/s以下での徐冷によってセメンタイトが球状化されるものである。 In the technique proposed in Patent Document 3, the plate-like cementite constituting the layered pearlite is finely divided by the accumulation of processing strain caused by rolling at a temperature near the Ar 1 point, and at the same time pearlite and ferrite The entire structure is also processed, and the dislocation density increases and the interfacial energy between the phases increases, and the cementite is spheroidized by the subsequent slow cooling at a cooling rate of 0.5 ° C./s or less.

さらに、特許文献4には、重量%で、C:0.8〜1.2%およびCr:0.9〜1.8%を含有する高炭素クロム軸受鋼を、抽出から仕上げ圧延に至る間、全断面内において温度がA1点〜Acm点の間にあるように制御して圧延することにより球状化組織を得、後続する球状化焼鈍工程を省略または短縮して棒鋼または線材を得る「軸受鋼圧延材の製造方法」が開示されている。   Furthermore, Patent Document 4 describes a high-carbon chromium bearing steel containing C: 0.8 to 1.2% and Cr: 0.9 to 1.8% by weight, from extraction to finish rolling. , To obtain a steel bar or wire rod by obtaining a spheroidized structure by rolling while controlling so that the temperature is between the points A1 to Acm in the entire cross section, and omitting or shortening the subsequent spheroidizing annealing step A method for producing a rolled steel material is disclosed.

上記の特許文献4で提案された技術は、圧延を、全断面が同じ二相領域にあるように温度の均一化をはかり、かつ、従来法より低い温度範囲で圧延を行うことにより、被圧延材の中に大きな歪みを生じさせて、その歪みを後続する焼鈍工程における速やかな球状化の駆動力として利用させるものである。   The technique proposed in Patent Document 4 described above is intended to be rolled by performing temperature rolling so that the entire cross section is in the same two-phase region and rolling in a temperature range lower than that of the conventional method. A large strain is generated in the material, and the strain is used as a driving force for rapid spheroidization in the subsequent annealing process.

特開平1−255623号公報JP-A-1-255623 特開2003−129176号公報JP 2003-129176 A 特開2004−190127号公報JP 2004-190127 A 特開平11−286724号公報JP-A-11-286724 「リング素形材」(平岡和彦:特殊鋼、Vol.47(1998)No.2、p.42)“Ring material” (Kazuhiko Hiraoka: Special Steel, Vol. 47 (1998) No. 2, p. 42)

特許文献1〜4で提案された技術はいずれも、「熱間圧延」によって棒鋼や線材を製造する過程の技術である。このため、自動車や産業機械などに用いられる軸受部品のうちでも軌道輪のような、「熱間鍛造」によって所定の形状に粗成形する部品に対して必ずしも適用できるものではなかった。   All the techniques proposed in Patent Documents 1 to 4 are techniques in the process of manufacturing steel bars and wire rods by “hot rolling”. For this reason, among bearing parts used for automobiles, industrial machines, etc., it is not necessarily applicable to parts that are roughly formed into a predetermined shape by “hot forging”, such as races.

これは、「熱間鍛造」が、素材に複数回の加工を加えるという点では、複数回の圧下を加える「熱間圧延」と同様であるものの、次の(イ)〜(ハ)の点で「熱間圧延」とは大きく異なる加工であるためである。   This is the same as “hot rolling” in which “hot forging” applies multiple times of processing to the material, but the following points (a) to (c). This is because the process is very different from “hot rolling”.

(イ)加工開始から終了までの時間が短い、
(ロ)加工から次の加工までの時間である加工間隔(以下、「加工間のインターバル時間」ともいう。)が短い、
(ハ)圧延設備とは異なって鍛造設備の場合には鍛造機の間に水冷設備や再加熱設備などを連続的に設置することができない。
(B) The time from the start to the end of processing is short.
(B) The processing interval that is the time from processing to the next processing (hereinafter also referred to as “interval time between processing”) is short.
(C) Unlike a rolling facility, in the case of a forging facility, a water cooling facility, a reheating facility, or the like cannot be continuously installed between the forging machines.

したがって、前記特許文献1〜4に開示された熱間圧延の熱履歴は熱間鍛造にそのまま適用できるものではなく、たとえ適用しても、意図する球状化焼鈍の省略効果や球状化焼鈍時間の短縮効果が得られるものではなかった。   Therefore, the thermal history of the hot rolling disclosed in Patent Documents 1 to 4 is not directly applicable to hot forging, and even if applied, the effect of omitting the intended spheroidizing annealing and the spheroidizing annealing time The shortening effect was not obtained.

すなわち、特許文献1で提案された技術は、熱間加工の途中段階においてAc1変態点〜Acm変態点の温度域で60〜900秒間の保持工程が必要であり、熱間鍛造の工程にこのような長時間の保持工程を導入するには、鍛造工程を分割して、例えば、トンネル加熱炉のような新たな設備を設ける必要が生じてしまう。 That is, the technique proposed in Patent Document 1 requires a holding process for 60 to 900 seconds in the temperature range from the Ac 1 transformation point to the A cm transformation point in the middle stage of hot working. In order to introduce such a long holding process, it becomes necessary to divide the forging process and provide a new facility such as a tunnel heating furnace.

また、特許文献2や特許文献3で提案された、仕上加工温度を低くして徐冷するという技術を熱間鍛造に適用してみても、それだけでは、十分な球状化焼鈍時間の短縮効果が得られなかった。   In addition, even if the technique proposed in Patent Document 2 and Patent Document 3 in which the finishing processing temperature is lowered and gradually cooled is applied to hot forging, it is sufficient to shorten the spheroidizing annealing time. It was not obtained.

さらに、特許文献4で提案された、抽出から仕上圧延に至る間、全断面の温度を二相領域とする熱間加工の技術を熱間鍛造に適用した場合にも、十分な球状化焼鈍時間の短縮効果は得られなかった。   Furthermore, sufficient spheroidizing annealing time can be obtained even when the hot working technique proposed in Patent Document 4 in which the temperature of the entire cross section is a two-phase region is applied to hot forging during the period from extraction to finish rolling. The shortening effect was not obtained.

そこで、本発明の目的は、熱間鍛造後の軸受粗成形部品に対して、冷間加工性や切削加工性を高めるために施されていた、20時間を超えるような長時間の球状化焼鈍を省略あるいはその球状化焼鈍の時間を短縮することが可能な軸受粗成形品の製造方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to spheroidize annealing for a long time exceeding 20 hours, which has been applied to a bearing rough molded part after hot forging to improve cold workability and cutting workability. It is to provide a method for producing a coarse bearing molded product capable of omitting or shortening the spheroidizing annealing time.

より具体的には、球状化焼鈍時間を従来の半分程度に短縮することが可能な軸受粗成形品の製造方法を提供することである。さらには、従来の球状化焼鈍で得られる球状セメンタイトを球状化焼鈍を行わずとも得ることが可能な軸受粗成形品の製造方法を提供することである。   More specifically, the present invention is to provide a method for producing a rough bearing molded product that can shorten the spheroidizing annealing time to about half of the conventional time. Furthermore, it is providing the manufacturing method of the rough bearing molded product which can obtain the spherical cementite obtained by the conventional spheroidizing annealing, without performing spheroidizing annealing.

本発明者らは、前記した課題を解決するために、先ず、球状化焼鈍時間短縮効果を得るための最適なミクロ組織について検討を行った。その結果、下記(1)〜(4)の知見を得た。   In order to solve the above-described problems, the present inventors first examined an optimal microstructure for obtaining a spheroidizing annealing time shortening effect. As a result, the following findings (1) to (4) were obtained.

(1)球状化焼鈍時間短縮のためには、熱間鍛造された状態で、セメンタイトをアスペクト比の小さい、すなわち可能な限り球状に近い形態にしておく必要がある。   (1) In order to shorten the spheroidizing annealing time, it is necessary to keep the cementite in a hot-forged state so that the aspect ratio is as small as possible, that is, as close to spherical as possible.

(2)しかしながら、通常の熱間鍛造では旧オーステナイト粒界に沿って初析セメンタイトがネットワーク状に析出する。したがって、初析セメンタイトを旧オーステナイト粒界以外の多数の析出サイトで核生成・成長させることが、旧オーステナイト粒界に沿ったネットワーク状の初析セメンタイトの析出を抑制するのに有効である。   (2) However, in normal hot forging, proeutectoid cementite precipitates in a network form along the prior austenite grain boundaries. Therefore, nucleation and growth of pro-eutectoid cementite at a large number of precipitation sites other than the prior austenite grain boundary is effective in suppressing the precipitation of network-like pro-eutectoid cementite along the prior austenite grain boundary.

(3)球状化焼鈍時間短縮にはアスペクト比の小さい微細なセメンタイトが多ければ効果的であるものの、セメンタイトが微細化しすぎると軸受粗成形品の硬さが高くなりすぎるので、最終形状にするための冷間加工や切削加工における加工性を阻害する可能性がある。   (3) Although it is effective to shorten the spheroidizing annealing time if there is a lot of fine cementite with a small aspect ratio, if the cementite is too fine, the hardness of the coarse bearing molded product will become too high, so that the final shape will be obtained. There is a possibility of hindering workability in cold working and cutting.

(4)したがって、セメンタイトは適度な大きさに成長させる必要がある。   (4) Accordingly, cementite needs to be grown to an appropriate size.

そこで本発明者らは、上記のミクロ組織を得るための手段を検討し、「熱間圧延」に対して「熱間鍛造」の短所と考えられていた前記(ロ)の「加工間のインターバル時間が短いこと」を積極的に活用する次の(5)を着想するに至った。   Therefore, the present inventors examined means for obtaining the above microstructure, and the “interval between machining” in (b), which was considered to be a disadvantage of “hot forging” with respect to “hot rolling”. I came up with the following (5), which actively uses the “short time”.

(5)熱間鍛造の加工温度を低くするとともに、加工から次の加工までの時間である加工間隔に制限を加えれば加工歪を蓄積することができるので、この加工歪を利用して初析セメンタイトを旧オーステナイト粒内にも均一に加工誘起析出させれば、旧オーステナイト粒界に沿って析出するネットワーク状の初析セメンタイトの形成を抑制できる可能性がある。   (5) Since the processing strain can be accumulated if the processing temperature of the hot forging is lowered and the processing interval, which is the time from processing to the next processing, is limited, the initial analysis is performed using this processing strain. If the cementite is uniformly processed and induced in the prior austenite grains, the formation of network-like proeutectoid cementite that precipitates along the prior austenite grain boundaries may be suppressed.

そこで、上記(5)の着想に基づいて確認試験を行ったところ、下記(6)に示す事項が明らかになった。   Therefore, when a confirmation test was performed based on the idea of (5) above, the following items (6) were clarified.

(6)熱間鍛造の加工温度を低くするとともに加工間隔を短くすれば、旧オーステナイト粒界に沿って析出していた初析セメンタイトを、ネットワーク状からアスペクト比の小さい形状に変化させることができる。しかしながら、その析出サイトは依然として旧オーステナイト粒界に限られ、旧オーステナイト粒内においてはパーライト変態による板状セメンタイトが析出してしまう。すなわち、熱間鍛造の加工温度を低くして加工間隔を短くするだけでは、旧オーステナイト粒内にアスペクト比の小さい初析セメンタイトを加工誘起析出させることはできない。   (6) If the processing temperature of the hot forging is lowered and the processing interval is shortened, the pro-eutectoid cementite precipitated along the prior austenite grain boundaries can be changed from a network shape to a shape with a small aspect ratio. . However, the precipitation sites are still limited to the prior austenite grain boundaries, and plate-like cementite due to pearlite transformation precipitates in the prior austenite grains. That is, by simply lowering the hot forging processing temperature and shortening the processing interval, pro-eutectoid cementite having a small aspect ratio cannot be induced in the prior austenite grains.

そこでさらに、本発明者らは、旧オーステナイト粒内においてもアスペクト比の小さい形態のセメンタイトを得る手段について種々検討を行い、下記(7)〜(10)の知見を得た。   Therefore, the present inventors have made various studies on means for obtaining cementite having a small aspect ratio even in the prior austenite grains, and obtained the following findings (7) to (10).

(7)旧オーステナイト粒内にセメンタイトを予め残存させておけば、その残存セメンタイトの周辺にも加工歪を蓄積することが可能となり、初析セメンタイトを旧オーステナイト粒内にも均一に加工誘起析出させることができる可能性がある。   (7) If cementite is allowed to remain in the prior austenite grains in advance, it becomes possible to accumulate processing strain in the vicinity of the remaining cementite, so that the proeutectoid cementite is uniformly induced by processing in the prior austenite grains. Could be possible.

(8)すなわち、熱間鍛造の加熱において素材を完全にオーステナイト化するのではなく、加熱前の素材に存在していたパーライト中のセメンタイトが粒状や球状にある程度残るような状態、すなわち急速に加熱して、速やかに熱間鍛造を開始すれば、その旧オーステナイト粒内の微細な粒状や球状の残存セメンタイトが初析セメンタイトの加工誘起析出の析出サイトとなる。   (8) That is, the material is not completely austenitic during the hot forging heating, but the cementite in the pearlite that was present in the material before heating remains in a certain granular or spherical state, that is, heated rapidly. If hot forging is started immediately, the fine granular or spherical residual cementite in the prior austenite grains becomes the precipitation site for the pro-eutectoid cementite-induced precipitation.

(9)そして、鍛造温度を低くするとともに加工間隔を短くして、特定量以上の変形量で複数回の鍛造加工を行って所定の粗成形品形状にし、さらにその後特定の冷却速度で冷却すれば、旧オーステナイト粒界だけではなく旧オーステナイト粒内にも初析セメンタイトが微細に加工誘起析出し、さらに蓄積された加工歪によって炭素の拡散も促進されるので、加工誘起析出した初析セメンタイトや残存セメンタイトを適度な大きさに成長させることができる。   (9) Then, the forging temperature is lowered and the machining interval is shortened, the forging process is performed a plurality of times with a deformation amount greater than a specific amount to form a predetermined rough molded product shape, and then cooled at a specific cooling rate. For example, pro-eutectoid cementite is finely induced in the prior austenite grains as well as in the prior austenite grain boundaries, and carbon diffusion is also promoted by the accumulated work strain. Residual cementite can be grown to an appropriate size.

(10)その結果、従来の熱間鍛造方法の場合に析出していた旧オーステナイト粒界に沿ったネットワーク状の初析セメンタイト、さらには、従来の熱間鍛造方法や加工温度を低くするとともに加工間隔を短くしただけの熱間鍛造方法の場合に析出する旧オーステナイト粒内に生成されるパーライトを構成する板状セメンタイトは、ともに生成が抑制されることとなるので、アスペクト比の小さいセメンタイト、換言すれば、球状に近い形態のセメンタイトが得られる。   (10) As a result, network-like pro-eutectoid cementite along the former austenite grain boundary that was precipitated in the case of the conventional hot forging method, and further, the conventional hot forging method and the processing temperature are lowered and processed. In the case of the hot forging method with only a short interval, the formation of pearlite formed in the prior austenite grains is suppressed, so that the formation of cementite with a small aspect ratio is reduced. By doing so, cementite having a nearly spherical shape can be obtained.

そこで本発明者らは、さらに、質量%で、0.7〜1.2%のCおよび0.8〜1.8%のCrを含有する種々の高炭素クロム軸受鋼鋼材を用いて、具体的に種々の熱間鍛造条件で試験を繰り返した。その結果、下記(11)〜(15)の知見を得た。   Therefore, the present inventors further used various high-carbon chromium bearing steel materials containing 0.7 to 1.2% C and 0.8 to 1.8% Cr in terms of mass%. In particular, the test was repeated under various hot forging conditions. As a result, the following findings (11) to (15) were obtained.

(11)600℃以上の加熱速度を10℃/s以上としてAe1点〜(Aem点+50℃)の温度域の温度T℃まで加熱し、次いで該温度に到達後10min以内(10minを含む)に加工を開始することにより、熱間鍛造の素材である被鍛造材に存在していたパーライト中の微細な粒状や球状のセメンタイトを、熱間鍛造の開始時に、旧オーステナイト粒内に残存させることができる。 (11) Heating is performed at a heating rate of 600 ° C. or higher to 10 ° C./s or higher to a temperature T ° C. of Ae 1 point to (Aem point + 50 ° C.), and then within 10 min (including 10 min) after reaching this temperature. When the forging is started, the fine granular or spherical cementite in the pearlite that was present in the material being forged, which is the material for hot forging, will remain in the prior austenite grains at the start of hot forging. Can do.

(12)(Ar1点+150℃)〜Ar1点の温度域において、鍛造の加工間隔を2s以下として1加工あたり5%以上の変形量で複数回の加工を行うことにより、微細な初析セメンタイトを旧オーステナイト粒界および旧オーステナイト粒内に均一に加工誘起析出させることができ、さらに、加工後の冷却過程において、この初析セメンタイトと残存セメンタイトを適度な大きさに成長させて、アスペクト比の極めて小さい球状に近い形態のセメンタイトにすることができる。 (12) In the temperature range of (Ar 1 point + 150 ° C.) to Ar 1 point, fine fore-positioning is performed by performing the machining multiple times with a deformation amount of 5% or more per machining at a forging machining interval of 2 s or less. Cementite can be uniformly processed and induced to precipitate in the prior austenite grain boundaries and prior austenite grains.In addition, during the cooling process after processing, this proeutectoid cementite and residual cementite are grown to an appropriate size, and the aspect ratio is increased. It is possible to make cementite in a form close to a very small sphere.

(13)但し、上記(12)における鍛造はAr1点以上で行うため、オーステナイト中に固溶しているC(炭素)が全て鍛造時に初析セメンタイトとして加工誘起析出する訳ではないので、鍛造後の冷却過程においてもなおセメンタイトの析出が生じる。しかしながら、初析セメンタイトが加工誘起析出することによってオーステナイト中の炭素の固溶量が少なくなっているため、鍛造終了後400℃までの温度域を5℃/s以下の冷却速度で冷却すれば、パーライト変態が抑制され、換言すれば、板状セメンタイトの析出が抑制されるので、球状とまではいえないもののアスペクト比の比較的小さい初析セメンタイトが析出することとなる。 (13) However, since the forging in (12) is performed at Ar 1 or more, not all C (carbon) dissolved in the austenite is processed and precipitated as proeutectoid cementite during forging. Cementite precipitation still occurs in the subsequent cooling process. However, since the amount of solid solution of carbon in austenite is reduced due to processing-induced precipitation of pro-eutectoid cementite, if the temperature range up to 400 ° C. after forging ends is cooled at a cooling rate of 5 ° C./s or less, The pearlite transformation is suppressed, in other words, the precipitation of plate-like cementite is suppressed, so that a pro-eutectoid cementite having a relatively small aspect ratio is precipitated although it is not spherical.

(14)そして、上記のようにして熱間鍛造することにより、下記に示す(a)〜(c)を満たす球状に近いセメンタイトとフェライトからなるミクロ組織を有する軸受粗成形品が得られる。
(a)セメンタイトのうちで、アスペクト比が2.0以下であるものの割合が50%以上、
(b)セメンタイトのうちで、アスペクト比が5.0以下であるものの割合が75%以上、
(c)上記(a)のアスペクト比が2.0以下であるセメンタイトの平均粒径が0.16μm以上。
(14) Then, by hot forging as described above, a rough bearing product having a microstructure composed of nearly spherical cementite and ferrite satisfying the following (a) to (c) is obtained.
(A) Of the cementite, the proportion of those having an aspect ratio of 2.0 or less is 50% or more,
(B) Of the cementite, the proportion of those having an aspect ratio of 5.0 or less is 75% or more,
(C) The average particle size of cementite having the aspect ratio of (a) of 2.0 or less is 0.16 μm or more.

なお、前記の「アスペクト比」とは「長径/短径」のことを指す。以下の説明においては、長径を「L」、短径を「W」といい、さらに、アスペクト比を「L/W」ということがある。   The “aspect ratio” means “major axis / minor axis”. In the following description, the major axis may be referred to as “L”, the minor axis may be referred to as “W”, and the aspect ratio may be referred to as “L / W”.

(15)上記(a)〜(c)を満たす球状に近いセメンタイトとフェライトからなるミクロ組織を有することにより、球状化焼鈍時間の短縮が可能となるに加え、さらにより望ましい加熱条件や鍛造条件を選択すれば、球状化焼鈍の省略も可能となる。   (15) By having a microstructure composed of nearly spherical cementite and ferrite satisfying the above (a) to (c), it becomes possible to shorten the spheroidizing annealing time, and further more desirable heating conditions and forging conditions. If selected, the spheroidizing annealing can be omitted.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記に示す軸受粗成形品の製造方法にある。   The present invention has been completed on the basis of the above findings, and the gist of the present invention resides in a method for manufacturing a rough bearing molded product shown below.

「複数回の鍛造加工による軸受粗成形品の製造方法であって、質量%で、C:0.7〜1.2%およびCr:0.8〜1.8%を含有する高炭素クロム軸受鋼鋼材を、600℃以上の加熱速度を10℃/s以上としてAe1点〜(Aem点+50℃)の温度域の温度T℃まで加熱し、次いで該温度T℃に到達後10min以内(10minを含む)に加工を開始し、(Ar1点+150℃)〜Ar1点の温度域において、加工間隔を2s以下として1加工あたり5%以上の変形量で複数回の鍛造加工を行って所定の粗成形品形状にした後、400℃までの温度域を5℃/s以下の冷却速度で冷却することを特徴とする軸受粗成形品の製造方法。」
なお、本発明における「Ae1点」および「Aem点」はそれぞれ、平衡状態における共析温度および平衡状態においてセメンタイトがオーステナイトに完全に固溶する温度を指す。
“A high carbon chrome bearing comprising a plurality of forging processes for producing a rough bearing product, and containing, by mass, C: 0.7 to 1.2% and Cr: 0.8 to 1.8% The steel material is heated to a temperature T ° C. in the temperature range of Ae 1 to (Aem point + 50 ° C.) at a heating rate of 600 ° C. or higher at 10 ° C./s or higher, and then within 10 min after reaching the temperature T ° C. (10 min In a temperature range from (Ar 1 point + 150 ° C.) to Ar 1 point, a forging process is performed a plurality of times with a deformation amount of 5% or more per process at a processing interval of 2 s or less. A method for producing a coarse bearing molded product, characterized in that the temperature range up to 400 ° C. is cooled at a cooling rate of 5 ° C./s or less after the shape of the coarse molded product is formed.
In the present invention, “Ae 1 point” and “Aem point” refer to the eutectoid temperature in an equilibrium state and the temperature at which cementite completely dissolves in austenite in the equilibrium state, respectively.

また、上記の「変形量」とは、粗成形品に加わった相当塑性歪の平均値を指し、相当塑性歪は、益田らが「改訂工業塑性力学」(1995年2月20日 第15版、株式会社養賢堂発行)の第113ページに示した手法により、鍛造で変形した断面内の歪を一軸引張りの塑性歪へ換算することにより求めることができる。   The above “deformation amount” refers to the average value of equivalent plastic strain applied to a rough molded product. The equivalent plastic strain is calculated by Masuda et al., “Revised Industrial Plastic Mechanics” (February 20, 1995, 15th edition). , Issued by Yokendo Co., Ltd.) on page 113, the strain in the cross section deformed by forging can be converted into a plastic strain of uniaxial tension.

以下、上記の軸受粗成形品の製造方法に係る発明を、「本発明」という。   Hereinafter, the invention relating to the above-described method for producing a coarse bearing molded product is referred to as “the present invention”.

本発明によれば、従来、熱間鍛造後の軸受粗成形部品に対して、冷間加工性や切削加工性を高めるために施されていた20時間を超えるような長時間の球状化焼鈍を省略あるいはその球状化焼鈍の時間を短縮することができるので、エネルギー消費の少ない低コストかつ高い生産性の下に軸受部品、なかでも軌道輪のような部品を製造することができる。   According to the present invention, the spheroidizing annealing for a long time exceeding 20 hours, which has been conventionally performed to improve the cold workability and the cutting workability, is performed on the roughly formed bearing after hot forging. Since it can be omitted or the time for spheroidizing annealing can be shortened, bearing parts, especially parts such as bearing rings, can be manufactured at low cost and high productivity with low energy consumption.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお。以下の説明における各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. Note that. In the following description, “%” notation of the content of each element means “mass%”.

(A)高炭素クロム軸受鋼鋼材の化学組成
C:0.7〜1.2%
Cは、最終製品としての自動車や産業機械などに用いられる軸受部品に、必要な強度を確保させるために必須の元素である。特に、疲労寿命向上の目的でセメンタイト量を増加させることが必要なため、0.7%以上の量を含有させる必要がある。しかしながら、その含有量が1.2%を超えると、熱間鍛造によって所定の形状に成形した軸受粗成形品の硬さが高くなりすぎるため、最終形状にするための冷間加工性や切削加工の低下を招いてしまう。また、最終形状にした後に行う焼入れ処理の際に、焼割れを生じやすくなる。したがって、Cの含有量は、0.7〜1.2%とした。なお、所望の効果を安定して得るために、Cの含有量は0.8〜1.1%とすることが好ましい。
(A) Chemical composition of high carbon chromium bearing steel C: 0.7-1.2%
C is an essential element for ensuring the necessary strength for bearing parts used in automobiles and industrial machines as final products. In particular, since it is necessary to increase the amount of cementite for the purpose of improving the fatigue life, it is necessary to contain an amount of 0.7% or more. However, if its content exceeds 1.2%, the hardness of the coarse bearing molded product formed into a predetermined shape by hot forging becomes too high, so cold workability and cutting work to make the final shape Will be reduced. Moreover, it becomes easy to produce a crack at the time of the hardening process performed after making it into a final shape. Therefore, the content of C is set to 0.7 to 1.2%. In addition, in order to acquire a desired effect stably, it is preferable that content of C shall be 0.8 to 1.1%.

Cr:0.8〜1.8%
Crは、鋼の焼入性を高めるとともに、セメンタイトを熱的に安定化させ、高温域におけるセメンタイトのマトリックス中への固溶を抑止する作用を有する。この効果はCrの含有量が0.8%以上で発揮される。しかしながら、Crの含有量が1.8%を超えると、前記の効果が飽和するだけでなく、最終形状にした後に行う焼入れ処理の際に、焼割れを生じやすくなり、また、耐疲労特性など機械的性質の低下を招く。したがって、Crの含有量を0.8〜1.8%とした。なお、Crの含有量は0.9〜1.6%とすることが好ましい。
Cr: 0.8 to 1.8%
Cr has the effect of enhancing the hardenability of the steel and thermally stabilizing the cementite and inhibiting solid solution of the cementite in the matrix at high temperatures. This effect is exhibited when the Cr content is 0.8% or more. However, if the content of Cr exceeds 1.8%, not only the above effects are saturated, but also during the quenching process after making the final shape, it is easy to cause cracking, and fatigue resistance characteristics, etc. The mechanical properties are degraded. Therefore, the Cr content is set to 0.8 to 1.8%. The Cr content is preferably 0.9 to 1.6%.

上記の理由から、本発明に係る軸受粗成形品の製造方法においては、C:0.7〜1.2%およびCr:0.8〜1.8%を含有する高炭素クロム軸受鋼鋼材を用いることとした。   For the above reasons, in the method of manufacturing a coarse bearing molded product according to the present invention, a high carbon chromium bearing steel material containing C: 0.7 to 1.2% and Cr: 0.8 to 1.8% is used. I decided to use it.

高炭素クロム軸受鋼鋼材の好ましい化学組成としては、例えば、C:0.7〜1.2%、Cr:0.8〜1.8%、Si:1.2%以下、Mn:1.5%以下、P:0.03%以下、S:0.025%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなるものが挙げられる。   As a preferable chemical composition of the high carbon chromium bearing steel, for example, C: 0.7 to 1.2%, Cr: 0.8 to 1.8%, Si: 1.2% or less, Mn: 1.5 % Or less, P: 0.03% or less, and S: 0.025% or less, with the balance being Fe and impurities.

上記高炭素クロム軸受鋼鋼材のうちでもより好ましい化学組成としては、C:0.7〜1.2%、Cr:0.8〜1.8%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.2〜1.2%、P:0.02%以下、S:0.02%以下を含有し、残部がおよ及び不純物からなるものが挙げられる。   Among the above high carbon chromium bearing steel materials, more preferable chemical compositions are C: 0.7 to 1.2%, Cr: 0.8 to 1.8%, Si: 0.05 to 1.0%, Examples include Mn: 0.2 to 1.2%, P: 0.02% or less, S: 0.02% or less, and the balance consisting of impurities.

上述した各高炭素クロム軸受鋼鋼材の不純物としては、Cu、Ni、Al、NおよびOのような炭化物を形成しない元素の含有量は、Cu:0.2%以下、Ni:0.25%以下、Al:0.05%以下、N:0.015%以下およびO:0.002%以下程度であれば何ら球状化には影響しない。一方、不純物のうち炭化物を形成する元素の場合は、特にMoについて、その含有量を0.08%以下とするのが好ましい。   As impurities of each of the high carbon chromium bearing steels described above, the content of elements such as Cu, Ni, Al, N, and O that do not form carbides is Cu: 0.2% or less, Ni: 0.25% Hereinafter, if Al: 0.05% or less, N: 0.015% or less, and O: 0.002% or less, spheroidization is not affected at all. On the other hand, in the case of an element that forms a carbide among impurities, it is preferable that the content of Mo in particular be 0.08% or less.

また、高炭素クロム軸受鋼鋼材の好ましい化学組成としては、C:0.7〜1.2%、Cr:0.8〜1.8%、Si:1.2%以下、Mn:1.5%以下、P:0.03%以下、S:0.025%以下、Mo:0.5%以下を含有し、残部がFe及び不純物からなるものも挙げられる。   Moreover, as a preferable chemical composition of the high carbon chromium bearing steel, C: 0.7 to 1.2%, Cr: 0.8 to 1.8%, Si: 1.2% or less, Mn: 1.5 %, P: 0.03% or less, S: 0.025% or less, Mo: 0.5% or less, with the balance being Fe and impurities.

上記の高炭素クロム軸受鋼鋼材うちでもより好ましい化学組成としては、C:0.7〜1.2%、Cr:0.8〜1.8%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.2〜 1.2%、P:0.02%以下、S:0.02%以下、Mo:0.05〜0.4%を含有し、残部がFe及び不純物からなるものが挙げられる。   Among the above high carbon chromium bearing steels, more preferable chemical compositions are C: 0.7 to 1.2%, Cr: 0.8 to 1.8%, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.2 to 1.2%, P: 0.02% or less, S: 0.02% or less, Mo: 0.05 to 0.4%, with the balance being Fe and impurities Can be mentioned.

上述した各高炭素クロム軸受鋼鋼材の不純物としても、Cu、Ni、Al、NおよびOのような炭化物を形成しない元素の量は、Cu:0.2%以下、Ni:0.25%以下、Al:0.05%以下、N:0.015%以下およびO:0.002%以下程度であれば何ら球状化には影響しない。   The amount of elements that do not form carbides such as Cu, Ni, Al, N, and O as impurities in each of the high-carbon chromium bearing steels described above is Cu: 0.2% or less, Ni: 0.25% or less Al: 0.05% or less, N: 0.015% or less, and O: 0.002% or less have no effect on spheroidization.

(B)高炭素クロム軸受鋼鋼材の加熱条件
本発明においては、前記(A)項で述べた化学組成を有する高炭素クロム軸受鋼鋼材を、600℃以上の加熱速度を10℃/s以上としてAe1点〜(Aem点+50℃)の温度域の温度T℃まで加熱し、次いで該温度T℃に到達後10min以内(10minを含む)に加工を開始する必要がある。
(B) Heating condition of high carbon chromium bearing steel In the present invention, the heating rate of 600 ° C. or higher is set to 10 ° C./s or higher for the high carbon chromium bearing steel having the chemical composition described in the above section (A). It is necessary to heat up to a temperature T ° C. in a temperature range from Ae 1 point to (Aem point + 50 ° C.), and then start processing within 10 min (including 10 min) after reaching the temperature T ° C.

これは、被鍛造材、すなわち、熱間鍛造によって所定の形状に粗成形する前の鋼材に存在していたパーライト中のセメンタイトを、鍛造のための加熱段階でマトリックス中に全て固溶させてしまうのではなく、熱間鍛造過程での初析セメンタイトの析出サイトとして活用できるように、微細な粒状または球状の状態で可能な限り残存させるようにすることが重要なためである。   This means that all cementite in pearlite that was present in the material to be forged, that is, the steel material before being roughly formed into a predetermined shape by hot forging, is dissolved in the matrix in the heating stage for forging. This is because it is important to leave as much as possible in a fine granular or spherical state so that it can be used as a precipitation site of pro-eutectoid cementite in the hot forging process.

したがって、被鍛造材は急速に加熱して、速やかに熱間鍛造を開始する必要がある。   Therefore, it is necessary to heat the forged material rapidly and start hot forging promptly.

600℃以上の加熱速度を10℃/s以上にすることで、比較的高温域まで非平衡状態を保ち、Aem点を多少超えた温度でも短時間であればセメンタイトが残存可能となる。600℃以上の加熱速度が10℃/s未満の場合には、加熱保持時にセメンタイトが残存できる温度範囲が狭くなってしまう。したがって、600℃以上の加熱速度は10℃/s以上とした。600℃以上の加熱速度は15℃/s以上とすることが好ましい。   By setting the heating rate of 600 ° C. or higher to 10 ° C./s or higher, a non-equilibrium state is maintained up to a relatively high temperature range, and cementite can remain for a short time even at a temperature slightly exceeding the Aem point. When the heating rate of 600 ° C. or higher is less than 10 ° C./s, the temperature range in which cementite can remain during heating and holding becomes narrow. Therefore, the heating rate of 600 ° C. or higher is set to 10 ° C./s or higher. The heating rate of 600 ° C. or higher is preferably 15 ° C./s or higher.

なお、上記の加熱速度を大きくしすぎると、過剰な加熱設備の増強が必要となりコストが増大するため、600℃以上の加熱速度は500℃/s以下とするのが好ましい。   If the heating rate is increased too much, excessive heating equipment is required and the cost is increased, so that the heating rate of 600 ° C. or higher is preferably 500 ° C./s or lower.

600℃以上の加熱速度を10℃/s以上とした場合であっても、加熱温度T℃が(Aem点+50℃)を超えた場合には、熱間鍛造開始時に素材は完全にオーステナイト化し、炭素は完全に固溶してしまうのでセメンタイトは残存できず、熱間鍛造後の冷却過程でオーステナイトはパーライト変態し、旧オーステナイト粒内に板状セメンタイトが析出してしまう。   Even when the heating rate of 600 ° C. or higher is 10 ° C./s or higher, if the heating temperature T ° C. exceeds (Aem point + 50 ° C.), the material is completely austenitic at the start of hot forging, Since carbon is completely dissolved, cementite cannot remain, and austenite undergoes pearlite transformation in the cooling process after hot forging, and plate-like cementite is precipitated in the prior austenite grains.

一方、加熱温度T℃がAe1点より低い場合には、素材のパーライトそのものが残存し、熱間鍛造後のミクロ組織はパーライト組織となり、板状セメンタイトが多数残存する。このような場合には、球状化焼鈍時間の短縮効果は得られない。 On the other hand, when the heating temperature T ° C. is lower than the Ae 1 point, the pearlite itself of the material remains, the microstructure after hot forging becomes a pearlite structure, and a large number of plate-like cementite remains. In such a case, the effect of shortening the spheroidizing annealing time cannot be obtained.

したがって、加熱温度T℃はAe1点〜(Aem点+50℃)とした。なお、球状化焼鈍の省略効果を得るためには、加熱温度T℃は(Ae1点+15℃)〜(Aem点−45℃)とすることが好ましい。 Therefore, the heating temperature T ° C. was set to Ae 1 point to (Aem point + 50 ° C.). In order to obtain the effect of omitting the spheroidizing annealing, the heating temperature T ° C. is preferably (Ae 1 point + 15 ° C.) to (Aem point−45 ° C.).

前記加熱温度T℃に到達後加工開始までの時間が長くなるにつれ、残存セメンタイトは時間とともにその数が減少し、10minを超えると、炭素は完全に固溶してしまうのでセメンタイトは残存できず、熱間鍛造後の冷却過程でオーステナイトはパーライト変態し、旧オーステナイト粒内に板状セメンタイトが析出してしまう。したがって、前記加熱温度T℃に到達後加工開始までの時間は10min以内(10minを含む)とした。加熱温度T℃に到達後加工開始までの時間は5min以内(5minを含む)とすることが望ましい。   As the time from reaching the heating temperature T ° C. to the start of processing becomes longer, the number of residual cementite decreases with time, and when it exceeds 10 min, carbon completely dissolves, so cementite cannot remain, In the cooling process after hot forging, austenite undergoes pearlite transformation, and plate-like cementite is precipitated in the prior austenite grains. Therefore, the time from reaching the heating temperature T ° C. to the start of processing is within 10 min (including 10 min). It is desirable that the time from reaching the heating temperature T ° C. to the start of processing is within 5 min (including 5 min).

なお、加熱温度T℃に到達すれば、その直後に加工を開始しても問題ない。   If the heating temperature reaches T ° C., there is no problem even if the processing is started immediately after that.

また、その加熱方法については特に規定する必要はなく、600℃以上の加熱速度が10℃/s以上になりさえすればよいので、例えば、高周波誘導加熱や通電加熱方式を用いるのが望ましい。   Further, the heating method is not particularly required, and it is only necessary that the heating rate of 600 ° C. or higher is 10 ° C./s or higher. For example, it is desirable to use high-frequency induction heating or current heating method.

(C)高炭素クロム軸受鋼鋼材の加熱後の鍛造条件
本発明においては、前記(A)項で述べた化学組成を有する高炭素クロム軸受鋼鋼材を、前記(B)項に記載の条件で加熱し、次いで、(Ar1点+150℃)〜Ar1点の温度域において、加工間隔を2s以下として1加工あたり5%以上の変形量で複数回の鍛造加工を行う必要がある。
(C) Forging conditions after heating of high carbon chromium bearing steel material In the present invention, the high carbon chromium bearing steel material having the chemical composition described in the item (A) is subjected to the conditions described in the item (B). Then, it is necessary to perform multiple forgings with a deformation amount of 5% or more per process at a processing interval of 2 s or less in a temperature range of (Ar 1 point + 150 ° C.) to Ar 1 point.

これは、初析セメンタイトのアスペクト比を小さくするには、旧オーステナイト粒界に沿って析出するネットワーク状の初析セメンタイトを抑制する必要があって、そのためには、熱間鍛造時に旧オーステナイト粒界および旧オーステナイト粒内に、初析セメンタイトを加工誘起析出させ、さらに成長させることが重要なためである。   In order to reduce the aspect ratio of pro-eutectoid cementite, it is necessary to suppress network-like pro-eutectoid cementite that precipitates along the prior austenite grain boundaries. This is because it is important to cause the pro-eutectoid cementite to be induced by processing-induced precipitation in the prior austenite grains and further grow.

したがって、熱間鍛造の加工温度を低くするとともに、加工間隔を短くする必要がある。   Therefore, it is necessary to lower the processing temperature of hot forging and shorten the processing interval.

先ず、鍛造温度を低くすることによって、加工歪を蓄積することが可能となる。すなわち、鍛造によって多くの転位が導入されるが、鍛造温度が低い場合には導入された転位は容易には消失せず、旧オーステナイト粒界や、旧オーステナイト粒内の残存セメンタイトの付近に集積することとなって転位密度が高くなり、その近傍で初析セメンタイトが優先的に析出、つまり、加工誘起析出することとなる。さらに、加工歪によってC(炭素)の拡散が促進されるので、初析セメンタイトあるいは残存セメンタイトは適度な大きさに成長する。そして、このような効果は、(Ar1点+150℃)〜Ar1点の温度域で鍛造加工を行うことによって得ることができる。 First, processing strain can be accumulated by lowering the forging temperature. That is, many dislocations are introduced by forging, but when the forging temperature is low, the introduced dislocations do not disappear easily and accumulate in the vicinity of old austenite grain boundaries and residual cementite in the old austenite grains. As a result, the dislocation density is increased, and proeutectoid cementite is preferentially precipitated in the vicinity thereof, that is, processing-induced precipitation occurs. Further, since the diffusion of C (carbon) is promoted by the processing strain, the pro-eutectoid cementite or residual cementite grows to an appropriate size. Then, such an effect can be obtained by carrying out the forging in a temperature range of (Ar 1 point + 150 ℃) ~Ar 1 point.

鍛造温度が(Ar1点+150℃)より高い場合には、導入された転位はオーステナイト粒の再結晶駆動力として消費されるため、加工誘起析出は起こらず、初析セメンタイトは旧オーステナイト粒界に沿ってネットワーク状に析出してしまう。一方、鍛造温度がAr1点より低い場合には、多くの転位を導入できるももの、鍛造加工の前にオーステナイトがフェライトとセメンタイトへの分解反応であるパーライト変態を開始してしまうため、パーライトを加工することになって、パーライト中の一部の板状セメンタイトはわずかに分断されるものの、セメンタイトのアスペクト比はそれほど小さくならない。このような場合には、球状化焼鈍時間の短縮効果は得られない。したがって、(Ar1点+150℃)〜Ar1点の温度域において鍛造する必要がある。なお、球状化焼鈍の省略効果を得るためには、(Ar1点+120℃)〜(Ar1点+20℃)の温度域において鍛造加工することが好ましい。 When the forging temperature is higher than (Ar 1 point + 150 ° C.), the introduced dislocations are consumed as the driving force for recrystallization of austenite grains, so that processing-induced precipitation does not occur and proeutectoid cementite is not in the austenite grain boundaries. Along the network. On the other hand, when the forging temperature is lower than the Ar 1 point, many dislocations can be introduced, but austenite starts pearlite transformation, which is a decomposition reaction to ferrite and cementite, before forging. As a result of processing, some plate-like cementite in pearlite is slightly divided, but the aspect ratio of cementite is not so small. In such a case, the effect of shortening the spheroidizing annealing time cannot be obtained. Therefore, it is necessary to forge in the temperature range of (Ar 1 point + 150 ° C.) to Ar 1 point. In order to obtain the effect of omitting the spheroidizing annealing, forging is preferably performed in a temperature range of (Ar 1 point + 120 ° C.) to (Ar 1 point + 20 ° C.).

しかしながら、(Ar1点+150℃)〜Ar1点の温度域において鍛造する場合であっても、1加工あたりの変形量が5%未満の場合には加工歪は蓄積されず、このため、旧オーステナイト粒界および旧オーステナイト粒内に微細な初析セメンタイトを加工誘起析出させることができないので、初析セメンタイトは旧オーステナイト粒界に沿ってネットワーク状に析出してしまう。したがって、熱間鍛造時の1加工あたりの変形量は5%以上とする必要がある。 However, even when forging in the temperature range of (Ar 1 point + 150 ° C.) to Ar 1 point, if the deformation amount per processing is less than 5%, the processing strain is not accumulated. Since fine pro-eutectoid cementite cannot be induced by processing-induced precipitation in the austenite grain boundaries and the prior austenite grains, the pro-eutectoid cementite precipitates in a network form along the prior austenite grain boundaries. Therefore, the deformation amount per process at the time of hot forging needs to be 5% or more.

上記の「変形量」とは、粗成形品に加わった相当塑性歪の平均値を指し、相当塑性歪は、益田らが「改訂工業塑性力学」(1995年2月20日 第15版、株式会社養賢堂発行)の第113ページに示した手法により、鍛造で変形した断面内の歪を一軸引張りの塑性歪へ換算することにより求めることができることは前述のとおりである。   The above "deformation amount" refers to the average value of equivalent plastic strain applied to a rough molded product. The equivalent plastic strain is calculated by Masuda et al. "Revised Industrial Plastic Mechanics" (February 20, 1995, 15th edition, stock As described above, the strain in the cross section deformed by forging can be obtained by converting it into a plastic strain of uniaxial tension by the method shown on page 113 of the company Yokendo.

なお、既に述べたように、軌道輪のような部品に対しては、鍛造加工を複数回施すことにより内外輪を同時に粗成形する方法が採られているが、熱間鍛造の1加工あたりの変形量が5%未満の場合、加工歪は蓄積されず、旧オーステナイト粒界および旧オーステナイト粒内に微細な初析セメンタイトを加工誘起析出させることはできず、初析セメンタイトは旧オーステナイト粒界に沿ってネットワーク状に析出してしまう。   In addition, as already stated, for parts such as races, a method is adopted in which the inner and outer rings are simultaneously roughly formed by forging a plurality of times. When the amount of deformation is less than 5%, the working strain is not accumulated, and fine pro-eutectoid cementite cannot be induced to work in the prior austenite grain boundaries and the prior austenite grains. Along the network.

したがって、上述の1加工あたりの変形量で5%以上の鍛造加工は2回以上であればその上限回数は特に規定する必要はなく、素材と最終製品の寸法や形状などから適宜決定すればよい。   Accordingly, if the forging process of 5% or more in the deformation amount per process described above is 2 times or more, the upper limit number does not need to be specifically defined, and may be appropriately determined from the dimensions and shape of the raw material and the final product. .

1加工あたり5%以上の変形量で複数回の鍛造加工を行う場合であっても、加工間隔が2sを超えると、加工歪の蓄積効果は乏しくなり、旧オーステナイト粒界および旧オーステナイト粒内に微細な初析セメンタイトを加工誘起析出させることはできず、初析セメンタイトは旧オーステナイト粒界に沿ってネットワーク状に析出してしまう。したがって、加工間隔を2s以下として鍛造加工する必要がある。より効果を発揮するには、加工間隔を1s以下として鍛造加工することが好ましい。   Even when forging is performed multiple times with a deformation amount of 5% or more per processing, if the processing interval exceeds 2 s, the effect of accumulating processing strain becomes poor, and the former austenite grain boundaries and the old austenite grains are not sufficient. Fine proeutectoid cementite cannot be induced by processing, and proeutectoid cementite precipitates in a network form along the prior austenite grain boundaries. Therefore, it is necessary to forge by setting the processing interval to 2 s or less. In order to exhibit the effect, it is preferable to perform forging with a processing interval of 1 s or less.

なお、上記の加工間隔は短時間であればあるほど、加工歪の蓄積効果が発揮できるが、鍛造設備の制約から、その下限は0.1s程度である。   Note that the shorter the processing interval is, the more effective the processing strain can be accumulated. However, the lower limit is about 0.1 s due to the limitations of the forging equipment.

(D)高炭素クロム軸受鋼鋼材の鍛造後の冷却条件
本発明においては、前記(A)項で述べた化学組成を有する高炭素クロム軸受鋼鋼材を、前記(B)項に記載の条件で加熱し、次いで、前記(C)項で述べた鍛造を行って所定の粗成形品形状にした後、400℃までの温度域を5℃/s以下の冷却速度で冷却する必要がある。
(D) Cooling conditions after forging of high carbon chrome bearing steel In the present invention, the high carbon chrome bearing steel with the chemical composition described in (A) is used under the conditions described in (B). After heating and then forging as described in the above section (C) to obtain a predetermined rough molded product shape, it is necessary to cool the temperature range up to 400 ° C. at a cooling rate of 5 ° C./s or less.

鍛造終了後400℃までの温度域の冷却速度が5℃/sを超える場合には、冷却時における初析セメンタイトや残存セメンタイトの成長が阻害されるとともに、パーライト変態するので、旧オーステナイト粒内にパーライトを構成する板状セメンタイトが析出することとなって、アスペクト比の極めて大きなセメンタイトの量が全体として増えてしまう。なお、冷却速度が極めて大きくなった場合には、パーライト変態ではなく、ベイナイト変態やマルテンサイト変態が生じるため、パーライトを構成する板状セメンタイトの析出は抑制できるものの、軸受粗成形品の硬さが高くなりすぎるので、最終形状にするための冷間加工性や切削加工の低下を招いてしまう。したがって、所定の粗成形品形状にした後、400℃までの温度域を5℃/s以下の冷却速度で冷却する必要がある。   When the cooling rate in the temperature range up to 400 ° C. after the forging is over 5 ° C./s, growth of pro-eutectoid cementite and residual cementite during cooling is inhibited and pearlite transformation occurs, so in the prior austenite grains Plate-like cementite constituting pearlite is precipitated, and the amount of cementite having an extremely large aspect ratio increases as a whole. In addition, when the cooling rate becomes extremely high, bainite transformation and martensite transformation occur instead of pearlite transformation, so that precipitation of plate-like cementite constituting pearlite can be suppressed, but the hardness of the bearing rough molded product is low. Since it becomes too high, the cold workability for making a final shape and the cutting work will be reduced. Therefore, it is necessary to cool the temperature region up to 400 ° C. at a cooling rate of 5 ° C./s or less after making the shape of a predetermined rough molded product.

なお、上述の5℃/s以下の冷却速度で冷却する温度域は鍛造後400℃までとすれば十分であって、400℃を下回る温度域については特に規定する必要がない。このため、製造設備や生産性を勘案して、例えば、空冷(放冷)、強制風冷やミスト冷却などから適宜決定すればよい。   It should be noted that the temperature range for cooling at the cooling rate of 5 ° C./s or less is sufficient if the temperature range is up to 400 ° C. after forging, and the temperature range below 400 ° C. need not be specified. For this reason, it may be determined as appropriate from, for example, air cooling (cooling), forced air cooling, mist cooling, etc. in consideration of manufacturing equipment and productivity.

また、上記の400℃までの温度域の冷却速度の下限は、冷却速度を遅くすれば、パーライトの抑制効果が大きくなるが、冷却速度を遅くするための温度制御設備が必要となり、結果として製造コストの増加を招くことから、5℃/hとするのが好ましい。   In addition, the lower limit of the cooling rate in the temperature range up to 400 ° C. is that if the cooling rate is slowed, the effect of suppressing pearlite increases, but a temperature control facility for slowing the cooling rate is required, resulting in production. Since it causes an increase in cost, it is preferably 5 ° C./h.

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(実施例1)
表1に示す鋼A〜Cを150kg真空溶解炉で溶解した後、インゴットに鋳造した。なお、表1には、株式会社材料設計技術研究所で開発・販売されている状態図計算ソフトウェア「Pandat ver.6.0」によって求めた各鋼のAe1点およびAem点も併せて示した。
Example 1
Steels A to C shown in Table 1 were melted in a 150 kg vacuum melting furnace and then cast into an ingot. Table 1 also shows the Ae 1 point and Aem point of each steel obtained by the phase diagram calculation software “Pandat ver. 6.0” developed and sold by Materials Design Technology Laboratory, Inc. .

Figure 0005018305
Figure 0005018305

鋼A〜鋼Cのインゴットは1250℃で60min加熱し、仕上げ温度を1000℃以上として熱間鍛造し、直径30mmの丸棒を得た。   Ingots of Steel A to Steel C were heated at 1250 ° C. for 60 minutes and hot forged at a finishing temperature of 1000 ° C. or higher to obtain a round bar having a diameter of 30 mm.

このようにして得た直径が30mmの丸棒から、機械加工によって、直径が3mmで長さが10mmの変態点測定用試験片および直径が8mmで高さが12mmの加工用円柱試験片を作製した。   From the round bar having a diameter of 30 mm obtained in this way, a test piece for measuring the transformation point having a diameter of 3 mm and a length of 10 mm and a cylindrical test piece for processing having a diameter of 8 mm and a height of 12 mm are produced by machining. did.

次いで、上記の直径が3mmで長さが10mmの試験片を用いて、フォーマスタ試験機によって、各鋼の冷却過程におけるAr1点を測定した。前記の表1に、各鋼のAr1点を併記して示す。 Next, using a test piece having a diameter of 3 mm and a length of 10 mm, the Ar 1 point in the cooling process of each steel was measured with a Formaster tester. Table 1 shows the Ar 1 point of each steel.

また、上記直径が8mmで高さが12mmの円柱試験片を用いて、熱間加工試験機(加工フォーマスタ試験機)により、表2に示す種々の条件で、熱間での2段圧縮加工を行った。   In addition, using a cylindrical test piece having a diameter of 8 mm and a height of 12 mm, a hot working test machine (working for master test machine) is used to perform hot two-stage compression under various conditions shown in Table 2. Went.

熱間加工後、400℃までの温度域は冷却ガス(Heガス)の流量を変化させて冷却速度を制御し、400℃を下回る温度域は冷却制御は行わず、自然放冷して冷却した。   After hot working, the cooling range is controlled by changing the flow rate of the cooling gas (He gas) in the temperature range up to 400 ° C., and cooling is not performed in the temperature range below 400 ° C. .

Figure 0005018305
Figure 0005018305

次いで、次に示す方法で、各熱間加工後の試験片のミクロ組織を調査した。   Next, the microstructure of the test piece after each hot working was investigated by the following method.

先ず、各熱間加工後の試験片の中心軸を通り、加工方向である圧縮軸に平行に切り出した断面(以下、「縦断面」という。)が被検面になるように樹脂に埋め込み、鏡面研磨した後、ピクリン酸アルコール(ピクラル液)で腐食して、倍率を5000倍として走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて10視野についてミクロ組織画像を撮影した。なお、各視野の面積は25μm×20μmである。   First, it passes through the central axis of each hot-worked test piece and is embedded in the resin so that a cross section cut out in parallel with the compression axis that is the processing direction (hereinafter referred to as “longitudinal cross section”) becomes the test surface. After mirror polishing, the microstructure was corroded with picric alcohol (picral liquid), and a microstructure image was taken for 10 fields of view using a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 5000 times. The area of each visual field is 25 μm × 20 μm.

次に、上記の撮影画像を用いて、画像処理ソフトによって各セメンタイトの長径Lと短径Wとを個々に測定し、L/Wが5.0以下であるセメンタイトの割合と、L/Wが2.0以下であるセメンタイトの割合をそれぞれ、算出した。   Next, the long diameter L and the short diameter W of each cementite are individually measured by the image processing software using the photographed image, and the ratio of the cementite whose L / W is 5.0 or less and the L / W is The ratio of the cementite which is 2.0 or less was calculated, respectively.

また、画像処理ソフトによってL/Wが2.0以下である各セメンタイトの円相当直径を導出し、それを算術平均してL/Wが2.0以下であるセメンタイトの平均粒径を求めた。   Further, an equivalent circle diameter of each cementite having an L / W of 2.0 or less was derived by image processing software, and the average particle diameter of the cementite having an L / W of 2.0 or less was obtained by arithmetic averaging. .

さらに、前記のミクロ組織を観察した試験片を用いて、2.94Nの試験力で各試験片について5カ所ずつHV硬さの測定を行い、その値を算術平均して各試験片のHV硬さを調査した。   Furthermore, HV hardness of each test piece was measured at five locations with a test force of 2.94 N using the test specimens observing the microstructure, and the values were arithmetically averaged to calculate the HV hardness of each test specimen. Investigate.

なお、以下の説明においては、上記のようにして求めたL/Wが2.0以下であるセメンタイトの割合を「球状化率」という。また、後述するように一般に球状化処理条件として用いられている20時間を超えるような長時間処理で得られる場合の球状化率は85%程度であるため、球状化率85%を球状化焼鈍が必要か否かの判断基準とした。   In the following description, the ratio of cementite whose L / W determined as described above is 2.0 or less is referred to as “spheroidization rate”. Further, as will be described later, since the spheroidization rate is about 85% when it is obtained by a long-time treatment exceeding 20 hours generally used as the spheroidization treatment conditions, the spheroidization rate is 85%. Was used as a criterion for determining whether or not

表2に、上記の各試験結果を併せて示す。なお、表2の「評価」欄における「◎」は球状化率85%以上を満たすもの、すなわち球状化焼鈍の省略効果が得られるものを示し、球状化率85%以上を満たさなかったものは、「−」で示した。   Table 2 also shows the results of the above tests. In Table 2, “◎” in the “Evaluation” column indicates that the spheroidizing rate is 85% or more, that is, the effect of omitting the spheroidizing annealing is obtained, and the spheroidizing rate of 85% or more is not satisfied. , "-".

表2から、本発明で規定する条件を満たす試験番号1〜12のうち、加熱温度T℃が(Ae1点+15℃)〜(Aem点−45℃)で、(Ar1点+120℃)〜(Ar1点+20℃)の温度域において鍛造加工を行った試験番号2〜4、試験番号8、試験番号10および試験番号11の評価は「◎」であって、球状化率は85%以上であり、球状化焼鈍が省略可能である。この場合、HV硬さも270以下と低いことが判る。 From Table 2, among the test numbers 1 to 12 that satisfy the conditions defined in the present invention, the heating temperature T ° C is (Ae 1 point + 15 ° C) to (Aem point -45 ° C), and (Ar 1 point + 120 ° C) Test numbers 2 to 4, test number 8, test number 10 and test number 11 forged in the temperature range of (Ar 1 point + 20 ° C.) are “◎” and the spheroidization rate is 85% or more. And spheroidizing annealing can be omitted. In this case, it can be seen that the HV hardness is as low as 270 or less.

(実施例2)
前記の実施例1で作製した、直径が8mmで高さが12mmの円柱試験片を用いて、表3に示す条件で熱間での2段圧縮加工を行った。
(Example 2)
Using the cylindrical test piece having a diameter of 8 mm and a height of 12 mm produced in Example 1 above, hot two-stage compression processing was performed under the conditions shown in Table 3.

なお、表3に示す試験番号21〜34の2段圧縮加工はそれぞれ、加熱条件、加工条件および冷却条件がいずれも、表2の試験番号1、試験番号5〜7、試験番号9および試験番号12〜20と同じものであり、これらは、表2における評価が「−」、すなわち球状化焼鈍省略効果が得られなかったものである。   In addition, the two-stage compression processing of test numbers 21 to 34 shown in Table 3 has heating conditions, processing conditions and cooling conditions, respectively, test number 1, test numbers 5 to 7, test number 9 and test number in Table 2. These are the same as 12 to 20, and these are evaluations in Table 2 that are "-", that is, the effect of omitting the spheroidizing annealing was not obtained.

次いで、上記のようにして加工した試験片のうち、試験番号21〜33の試験片には図1に示す全在炉時間が12hの条件で、また、試験番号34の試験片には図2に示す全在炉時間が24hの条件で、いずれも大気雰囲気の箱型電気加熱炉装置を用いて、球状化処理を行った。   Next, among the test pieces processed as described above, the test pieces of Test Nos. 21 to 33 have a total furnace time of 12 hours shown in FIG. The spheroidization treatment was performed using a box-type electric heating furnace apparatus in an air atmosphere under the condition that the total furnace time shown in FIG.

なお、図2に示す熱処理パターンは、一般に球状化処理条件として用いられている長時間処理の一例である。   The heat treatment pattern shown in FIG. 2 is an example of a long-time treatment that is generally used as a spheroidizing treatment condition.

上記のようにして得た各試験片について、ミクロ組織を調査した。   The microstructure of each test piece obtained as described above was examined.

すなわち、各熱間加工後の試験片の中心軸を通り、縦断面が被検面になるように樹脂に埋め込み、鏡面研磨した後、ピクリン酸アルコール(ピクラル液)で腐食して、倍率を5000倍として走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて10視野についてミクロ組織画像を撮影した。なお、各視野の面積は25μm×20μmである。   That is, it passes through the central axis of each hot-worked test piece, is embedded in a resin so that the longitudinal section becomes the test surface, mirror-polished, and then corroded with picric acid alcohol (picral solution) to give a magnification of 5000. Microscopic images were taken for 10 fields using a scanning electron microscope (SEM) as a magnification. The area of each visual field is 25 μm × 20 μm.

次に、上記の撮影画像を用いて、画像処理ソフトによって各セメンタイトの長径Lと短径Wとを個々に測定し、L/Wが2.0以下であるセメンタイトの割合、すなわち球状化率を算出した。   Next, the long diameter L and the short diameter W of each cementite are individually measured by the image processing software using the above-mentioned photographed image, and the ratio of the cementite whose L / W is 2.0 or less, that is, the spheroidization ratio is determined. Calculated.

なお、球状化率については、一般に球状化処理条件として用いられている長時間処理を模擬した試験番号34の85%を判定基準とした。   For the spheroidization rate, 85% of test number 34 simulating long-time treatment, which is generally used as spheroidization treatment conditions, was used as a criterion.

表3に、上記の試験結果を示す。なお、表3の「評価」欄における「○」および「×」はそれぞれ、「球状化率が目標の85%に達していること」および「球状化率が目標の85%に未達であること」を意味する。   Table 3 shows the test results. In addition, “◯” and “×” in the “Evaluation” column of Table 3 respectively indicate that “the spheroidization rate has reached 85% of the target” and “the spheroidization rate has not reached 85% of the target. Means "."

Figure 0005018305
Figure 0005018305

表3から、本発明で規定する条件を満たす試験番号21〜26の場合には、図1の全在炉時間12時間の熱処理パターンで球状化処理を行っても、通常用いられている図2の全在炉時間24時間の長時間の熱処理パターンで球状化処理を施した試験番号34の場合よりも高い、すなわち85%を超える球状化率が得られており、球状化焼鈍時間の短縮効果が得られることが明らかである。   From Table 3, in the case of test numbers 21 to 26 that satisfy the conditions specified in the present invention, even if the spheroidizing treatment is performed with the heat treatment pattern of the total furnace time of 12 hours in FIG. The spheroidization rate higher than that in the case of test number 34 in which the spheroidizing treatment was performed with a long heat treatment pattern of 24 hours in all furnaces, that is, a spheroidizing rate exceeding 85% was obtained, and the effect of shortening the spheroidizing annealing time Is clearly obtained.

一方、本発明で規定する条件を満たさない試験番号27〜33の場合には、図1の処理時間短縮の熱処理パターンでは、図2の長時間の熱処理パターンで球状化処理を施した試験番号34の場合よりも球状化率が低く、球状化焼鈍の時間短縮ができないことが明らかである。   On the other hand, in the case of test numbers 27 to 33 that do not satisfy the conditions defined in the present invention, the test number 34 in which the spheroidizing treatment is performed with the long-time heat treatment pattern of FIG. It is clear that the spheroidizing rate is lower than that in the case of, and the time for spheroidizing annealing cannot be reduced.

なお、図3に、球状化焼鈍の省略効果が得られた場合、すなわち表2の評価が「◎」であったもののミクロ組織の一例として、試験番号2におけるものを示す。また、図4および図5に、球状化焼鈍の省略効果も球状化焼鈍時間の短縮効果が得られなかった場合、すなわち表2の評価が「−」でかつ表3の評価が「×」であったものの球状化焼鈍前のミクロ組織の一例として、試験番号15および試験番号17におけるものを示す。   FIG. 3 shows the test number 2 as an example of the microstructure when the effect of omitting the spheroidizing annealing was obtained, that is, the evaluation in Table 2 was “◎”. 4 and 5, when the effect of omitting the spheroidizing annealing and the effect of shortening the spheroidizing annealing time were not obtained, that is, the evaluation of Table 2 was “−” and the evaluation of Table 3 was “×”. As an example of the microstructure before spheroidizing annealing, those in Test No. 15 and Test No. 17 are shown.

図3に示すように、表2の評価が「◎」の場合のミクロ組織は、板状セメンタイトが極めて少なく、球状セメンタイトが占める割合が多く、球状化されていることは明らかである。一方、図4および図5に示すように、表2の評価が「−」でかつ表3の評価が「×」の場合のミクロ組織は、球状セメンタイトがほとんど生成せず、板状セメンタイト、つまりパーライト組織を形成しており、球状化時間短縮に適するような好ましいミクロ組織が得られていないことが明らかである。   As shown in FIG. 3, it is clear that the microstructure when the evaluation in Table 2 is “◎” has very little plate-like cementite, and the proportion of spherical cementite is large, and is spheroidized. On the other hand, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, in the microstructure in which the evaluation in Table 2 is “−” and the evaluation in Table 3 is “x”, almost no spherical cementite is generated, and plate-like cementite, It is clear that a pearlite structure is formed and a preferable microstructure suitable for shortening the spheroidizing time is not obtained.

本発明によれば、従来、熱間鍛造後の軸受粗成形部品に対して、冷間加工性や切削加工性を高めるために施されていた20時間を超えるような長時間の球状化焼鈍を省略あるいはその球状化焼鈍の時間を短縮することができるので、エネルギー消費の少ない低コストかつ高い生産性の下に軸受部品、なかでも軌道輪のような部品を製造することができる。   According to the present invention, the spheroidizing annealing for a long time exceeding 20 hours, which has been conventionally performed to improve the cold workability and the cutting workability, is performed on the roughly formed bearing after hot forging. Since it can be omitted or the time for spheroidizing annealing can be shortened, bearing parts, especially parts such as bearing rings, can be manufactured at low cost and high productivity with low energy consumption.

実施例2の試験番号21〜33の試験片について、大気雰囲気の箱型電気加熱炉装置を用いて行った球状化処理条件を説明する図である。It is a figure explaining the spheroidization process conditions performed about the test piece of the test numbers 21-33 of Example 2 using the box-type electric heating furnace apparatus of an atmospheric condition. 実施例2の試験番号34の試験片について、大気雰囲気の箱型電気加熱炉装置を用いて行った球状化処理条件を説明する図で、一般に球状化処理条件として用いられている長時間処理の一例である。It is a figure explaining the spheroidization process conditions performed about the test piece of the test number 34 of Example 2 using the box-type electric heating furnace apparatus of an atmospheric atmosphere, and is the long-time process generally used as the spheroidization process conditions It is an example. 実施例1の試験番号2の試験片について走査型電子顕微鏡で観察したミクロ組織を示す図である。It is a figure which shows the microstructure observed with the scanning electron microscope about the test piece of the test number 2 of Example 1. FIG. 実施例1の試験番号15の試験片について走査型電子顕微鏡で観察したミクロ組織を示す図である。It is a figure which shows the microstructure observed with the scanning electron microscope about the test piece of the test number 15 of Example 1. FIG. 実施例1の試験番号17の試験片について走査型電子顕微鏡で観察したミクロ組織を示す図である。It is a figure which shows the microstructure observed with the scanning electron microscope about the test piece of the test number 17 of Example 1. FIG.

Claims (1)

複数回の鍛造加工による軸受粗成形品の製造方法であって、質量%で、C:0.7〜1.2%およびCr:0.8〜1.8%を含有する高炭素クロム軸受鋼鋼材を、600℃以上の加熱速度を10℃/s以上としてAe1点〜(Aem点+50℃)の温度域の温度T℃まで加熱し、次いで該温度T℃に到達後10min以内(10minを含む)に加工を開始し、(Ar1点+150℃)〜Ar1点の温度域において、加工間隔を2s以下として1加工あたり5%以上の変形量で複数回の鍛造加工を行って所定の粗成形品形状にした後、400℃までの温度域を5℃/s以下の冷却速度で冷却することを特徴とする軸受粗成形品の製造方法。 A high carbon chromium bearing steel which is a method for producing a roughly formed bearing product by forging a plurality of times and contains C: 0.7 to 1.2% and Cr: 0.8 to 1.8% by mass. The steel material is heated at a heating rate of 600 ° C. or higher to 10 ° C./s or higher to a temperature T ° C. in the temperature range of Ae 1 point to (Aem point + 50 ° C.), and then within 10 min after reaching the temperature T ° C. (10 min. In the temperature range of (Ar 1 point + 150 ° C.) to Ar 1 point, a forging process is performed a plurality of times with a deformation amount of 5% or more per process with a process interval of 2 s or less. A method for producing a coarse bearing molded product, characterized by cooling the temperature range up to 400 ° C. at a cooling rate of 5 ° C./s or less after forming the rough molded product shape.
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