JPH062898B2 - 高炭素クロム軸受鋼の短時間球状化熱処理方法 - Google Patents
高炭素クロム軸受鋼の短時間球状化熱処理方法Info
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- JPH062898B2 JPH062898B2 JP63061195A JP6119588A JPH062898B2 JP H062898 B2 JPH062898 B2 JP H062898B2 JP 63061195 A JP63061195 A JP 63061195A JP 6119588 A JP6119588 A JP 6119588A JP H062898 B2 JPH062898 B2 JP H062898B2
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＪＩＳ−Ｇ４８０５に規定されるもののうちモ
リブデンを含有しない高炭素クロム軸受鋼の球状化熱処
理方法に関する。
リブデンを含有しない高炭素クロム軸受鋼の球状化熱処
理方法に関する。
軸受のなかの例えばころがり軸受は、使用中に苛酷なこ
ろがり荷重を長時間受ける。一方、ころがり軸受の内
輪、外輪のようなリング状部材は、継目無管を切削加工
後、焼入れすることにより製造される。
ろがり荷重を長時間受ける。一方、ころがり軸受の内
輪、外輪のようなリング状部材は、継目無管を切削加工
後、焼入れすることにより製造される。
ＪＩＳ−Ｇ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼を
素材として、このころがり軸受の内輪、外輪を製造する
場合、高炭素クロム軸受鋼からなる継目無管に、切削加
工に先だって切削性、耐摩耗性、ころがり寿命確保のた
めに球状化熱処理を施し、均一に微細に球状化炭化物が
分布したミクロ組織を与えるのが通例となっている。
素材として、このころがり軸受の内輪、外輪を製造する
場合、高炭素クロム軸受鋼からなる継目無管に、切削加
工に先だって切削性、耐摩耗性、ころがり寿命確保のた
めに球状化熱処理を施し、均一に微細に球状化炭化物が
分布したミクロ組織を与えるのが通例となっている。
なお、ＪＩＳ−Ｇ４８０５に規定される高炭素クロム軸
受鋼は、モリブデンを含有しないＳＵＪ１〜ＳＵＪ３
と、モリブデンを含有するＳＵＪ４，ＳＵＪ５とに分け
られるが、モリブデンを含有しないＳＵＪ１〜ＳＵＪ３
も不純物としては０．０８重量％以下のモリブデンを含
有する。
受鋼は、モリブデンを含有しないＳＵＪ１〜ＳＵＪ３
と、モリブデンを含有するＳＵＪ４，ＳＵＪ５とに分け
られるが、モリブデンを含有しないＳＵＪ１〜ＳＵＪ３
も不純物としては０．０８重量％以下のモリブデンを含
有する。
モリブデンを含有しない高炭素クロム軸受鋼に対する球
状化熱処理方法としては、次の２つが一般的である。
状化熱処理方法としては、次の２つが一般的である。
７７０〜８００℃に約２時間保持し、その後６００℃
まで１０℃／ｈｒ以下の速度で徐冷する。
まで１０℃／ｈｒ以下の速度で徐冷する。
７８０〜８２０℃２〜３時間保持し、更に７２０℃に
２〜３時間保持した後、５℃／ｈｒ程度の速度で６５０
℃まで徐冷する。
２〜３時間保持した後、５℃／ｈｒ程度の速度で６５０
℃まで徐冷する。
また、モリブデンを含有する高炭素クロム軸受鋼に対し
ては、特公昭５７−３６９６６号公報により次のような
方法が開示されている。
ては、特公昭５７−３６９６６号公報により次のような
方法が開示されている。
Ａｃ１ｂ点〜Ａｃ１ｅ点の温度に１時間程度保持した
後、Ａｒ１ｂ点〜Ａｒ１ｅ点の間を１０℃／ｈｒ以下の
速度で徐冷する焼きなましを４回以上繰り返す。
後、Ａｒ１ｂ点〜Ａｒ１ｅ点の間を１０℃／ｈｒ以下の
速度で徐冷する焼きなましを４回以上繰り返す。
ところが、いずれの方法も極低速の徐冷を必須とするこ
とから、極めて長い処理時間を必要とする。
とから、極めて長い処理時間を必要とする。
すなわち、の方法においては２００℃程度の広い温度
範囲を１０℃／ｈｒ以下の速度で徐冷し、の方法にお
いては７０℃の温度範囲を５℃／ｈｒ程度の極めて遅い
速度で徐冷する。このため加熱時間、加熱保持間を合せ
るといずれの方法も２０時間程度以上の処理時間が必要
となる。の方法においても徐冷温度範囲は比較的狭い
ものの（約５０℃）、４回以上の繰り返しを必要とする
ことから、処理時間は最小でも２５時間程度になる。
範囲を１０℃／ｈｒ以下の速度で徐冷し、の方法にお
いては７０℃の温度範囲を５℃／ｈｒ程度の極めて遅い
速度で徐冷する。このため加熱時間、加熱保持間を合せ
るといずれの方法も２０時間程度以上の処理時間が必要
となる。の方法においても徐冷温度範囲は比較的狭い
ものの（約５０℃）、４回以上の繰り返しを必要とする
ことから、処理時間は最小でも２５時間程度になる。
処理時間が２０時間を超えるような熱処理においては、
バッチ処理が必要になり、処理時間が長いこととあいま
って処理能率を著しく低下させる。
バッチ処理が必要になり、処理時間が長いこととあいま
って処理能率を著しく低下させる。
本発明は斯かる状況に鑑み、加熱保持からの冷却を急冷
で行う複数回の熱処理の組合せにより、処理時間の大幅
短縮を可能ならしめる高炭素クロム軸受鋼の球状化熱処
理方法を提供するものである。
で行う複数回の熱処理の組合せにより、処理時間の大幅
短縮を可能ならしめる高炭素クロム軸受鋼の球状化熱処
理方法を提供するものである。
本発明の方法は不純物中のＭｏが０．０８重量％以下の
高炭素クロム軸受鋼に対し、第１図に示されるように、
７８０℃以上８２０℃以下の温度に加熱保持後、Ａｒ１
ｂ点未満の温度まで５０℃／ｈｒ以上２００℃／ｈｒ以
下の速度で冷却する第１次球状処理を行い、引き続きＡ
ｃ１ｂ点を超えＡｃ１ｂ点＋４０℃以下の温度に加熱
後、Ａｒ１ｂ点以下の温度まで５０℃／ｈｒ以上２００
℃／ｈｒ以下の速度で冷却する第２次球状化処理を３回
以上繰り返すものである。
高炭素クロム軸受鋼に対し、第１図に示されるように、
７８０℃以上８２０℃以下の温度に加熱保持後、Ａｒ１
ｂ点未満の温度まで５０℃／ｈｒ以上２００℃／ｈｒ以
下の速度で冷却する第１次球状処理を行い、引き続きＡ
ｃ１ｂ点を超えＡｃ１ｂ点＋４０℃以下の温度に加熱
後、Ａｒ１ｂ点以下の温度まで５０℃／ｈｒ以上２００
℃／ｈｒ以下の速度で冷却する第２次球状化処理を３回
以上繰り返すものである。
ただし、Ａｒ１ｂ点：冷却時のＡ１変態点開始温度 Ａｃ１ｂ点：加熱時のＡ１変態点開始温度 〔作用〕 本発明の方法によると、素材の加工段階（熱間加工）で
生じたラメラーパーライトが第１次球状化処理で分解
し、かつその冷却過程で炭化物の析出が生じる。この第
１次球状化処理方法においては冷却を徐冷としては急速
に行うため、冷却後、炭化物は均一に分散せず大きさも
一定しない。そこで、引き続き第２次球状化処理を行
う。
生じたラメラーパーライトが第１次球状化処理で分解
し、かつその冷却過程で炭化物の析出が生じる。この第
１次球状化処理方法においては冷却を徐冷としては急速
に行うため、冷却後、炭化物は均一に分散せず大きさも
一定しない。そこで、引き続き第２次球状化処理を行
う。
第２次球状化処理を行うと、その加熱保持により炭化物
が再固溶し、大きい炭化物は若干小さくなるものの、小
さい炭化物は消失する。そして、その冷却過程において
残存炭化物は更に成長する。このときの冷却も徐冷とし
ては急速冷却であるために冷却過程で新たな細かい炭化
物を生じるが、これは２回目の第２次球状化処理で消失
する。
が再固溶し、大きい炭化物は若干小さくなるものの、小
さい炭化物は消失する。そして、その冷却過程において
残存炭化物は更に成長する。このときの冷却も徐冷とし
ては急速冷却であるために冷却過程で新たな細かい炭化
物を生じるが、これは２回目の第２次球状化処理で消失
する。
このようにして、炭化物の固溶、析出を繰り返すことに
より最終的には細かい炭化物は消失し、残存炭化物のみ
が略々同じ大きさに成長し、完全球状化組織が得られ
る。
より最終的には細かい炭化物は消失し、残存炭化物のみ
が略々同じ大きさに成長し、完全球状化組織が得られ
る。
本発明の方法は複数回の加熱冷却を必要とするが、いず
れの冷却も徐冷としては急速冷却であるため、前記従来
方法と比べて全体的な処理時間を著しく短縮する。
れの冷却も徐冷としては急速冷却であるため、前記従来
方法と比べて全体的な処理時間を著しく短縮する。
前記従来方法のうちの方法は複数回の加熱冷却を行う
ものの、その狙いはモリブデンが含有されたときの球状
化組織確保にあり、モリブデンを含有しないものに対し
ての処理時間の短縮という思想は持ち合せない。したが
って、本発明の方法とは冷却温度範囲も冷却速度も異な
る。
ものの、その狙いはモリブデンが含有されたときの球状
化組織確保にあり、モリブデンを含有しないものに対し
ての処理時間の短縮という思想は持ち合せない。したが
って、本発明の方法とは冷却温度範囲も冷却速度も異な
る。
本発明の方法において、第１次球状化処理における加熱
保持温度を７８０℃以上、８２０℃以下としたのは、７
８０℃未満ではラメラーパーライトの分解が不十分とな
り、分解時間も延長し、８２０℃超では炭化物が過度に
固溶し、その後の冷却過程で残存炭化物を成長させる以
外に部分的に新たな核を生成し、パーライト変態を生じ
させる危険性があるためである。
保持温度を７８０℃以上、８２０℃以下としたのは、７
８０℃未満ではラメラーパーライトの分解が不十分とな
り、分解時間も延長し、８２０℃超では炭化物が過度に
固溶し、その後の冷却過程で残存炭化物を成長させる以
外に部分的に新たな核を生成し、パーライト変態を生じ
させる危険性があるためである。
ここにおける加熱速度は問わない。被処理材が鋼管の場
合、肉厚方向での温度差が顕著にならない加熱速度が好
ましい。また、保持時間についてもラメラーパーライト
の分解が保証されればよく、通常は３０分以上である。
しかし、長時間の保持は能率を低下させるので、実際上
は１時間程度が好ましい。
合、肉厚方向での温度差が顕著にならない加熱速度が好
ましい。また、保持時間についてもラメラーパーライト
の分解が保証されればよく、通常は３０分以上である。
しかし、長時間の保持は能率を低下させるので、実際上
は１時間程度が好ましい。
第１次球状化処理における冷却をＡｒ１ｂ点未満までと
したのは、Ａｒ１ｂ点以上の温度では球状炭化物の成長
がないためである。
したのは、Ａｒ１ｂ点以上の温度では球状炭化物の成長
がないためである。
ここにおける冷却温度を２００℃／ｈｒ以下としたの
は、２００℃／ｈｒ超では能率向上は図れるが、多量の
炭化物が新たに析出し、かつ密集して析出するため、著
しい不完全球状化組織となり、第２次球状化処理を繰り
返しても均一な球状化組織が得られないためである。逆
に冷却が遅い場合は組織上は何ら問題はないが、能率が
低下するので、下限は５０℃／ｈｒ以上とし、好ましく
は１００℃／ｈｒ以上である。
は、２００℃／ｈｒ超では能率向上は図れるが、多量の
炭化物が新たに析出し、かつ密集して析出するため、著
しい不完全球状化組織となり、第２次球状化処理を繰り
返しても均一な球状化組織が得られないためである。逆
に冷却が遅い場合は組織上は何ら問題はないが、能率が
低下するので、下限は５０℃／ｈｒ以上とし、好ましく
は１００℃／ｈｒ以上である。
第１次球状化処理により前述したように不完全ではある
が球状化組織が得られる。完全な球状化組織を得るには
引き続き第２次球状化処理を３回以上行う。
が球状化組織が得られる。完全な球状化組織を得るには
引き続き第２次球状化処理を３回以上行う。
第２次球状化処理における加熱温度をＡｃ１ｂ点超、Ａ
ｃ１ｂ点＋４０℃以下としたのは、Ａｃ１ｂ点以下では
第１次球状化処理が生じた不均一微細な炭化物が再固溶
せず、かといってＡｃ１ｂ点＋４０℃を超えるような加
熱は再固溶上不必要なばかりでなく、加熱時間および加
熱後の冷却時間を延長させるからである。
ｃ１ｂ点＋４０℃以下としたのは、Ａｃ１ｂ点以下では
第１次球状化処理が生じた不均一微細な炭化物が再固溶
せず、かといってＡｃ１ｂ点＋４０℃を超えるような加
熱は再固溶上不必要なばかりでなく、加熱時間および加
熱後の冷却時間を延長させるからである。
第２次球状化処理における冷却をＡｒ１ｂ点まで２００
℃／ｈｒ以下の速度で行うのは、第１次球状化処理にお
ける冷却の場合と同じ理由からである。
℃／ｈｒ以下の速度で行うのは、第１次球状化処理にお
ける冷却の場合と同じ理由からである。
第２次球状化処理を３回以上行うのは、１回または２回
の第２次球状化処理では炭化物の粒成長は生じるが、完
全な球状組織が得られるまでにはならず、３回の処理に
至って始めて完全な球状化組織が得られ、かつ粒成長も
飽和するからである。３回で粒成長が事実上飽和するの
で、４回以上の処理はもっぱら処理時間を延長させる。
したがって好ましくは５回以下、より好ましくは４回以
下である。
の第２次球状化処理では炭化物の粒成長は生じるが、完
全な球状組織が得られるまでにはならず、３回の処理に
至って始めて完全な球状化組織が得られ、かつ粒成長も
飽和するからである。３回で粒成長が事実上飽和するの
で、４回以上の処理はもっぱら処理時間を延長させる。
したがって好ましくは５回以下、より好ましくは４回以
下である。
本発明の方法はＪＩＳ−Ｇ４８０５に規定された高炭素
クロム軸受鋼のうちモリブデンを含有しないもの、具体
的にはＳＵＪ１〜ＳＵＪ３を対象とする。この中の例え
ばＳＵＪ２に本発明の方法を適用した場合、従来法で２
０時間程度必要としていた良好な球状化組織が１０時間
程度の処理で得られる。
クロム軸受鋼のうちモリブデンを含有しないもの、具体
的にはＳＵＪ１〜ＳＵＪ３を対象とする。この中の例え
ばＳＵＪ２に本発明の方法を適用した場合、従来法で２
０時間程度必要としていた良好な球状化組織が１０時間
程度の処理で得られる。
次に本発明効果の確認試験結果を説明する。
第１表に成分組成を示すＳＵＪ２種の熱間仕上げのまま
の継目無鋼管（７３φ×７ｔ）に対し、第１次球状化処
理として７６０〜８４０℃まで加熱し、１時間保持後、
１００〜３００℃／ｈｒの速度で７００〜７６０℃まで
冷却し、引き続き第２次球状化処理として７６０℃×３
０分の加熱後、１００℃／ｈｒの速度で７００℃まで冷
却する焼きなましを１〜５回繰り返した。供試鋼のＡｒ
１ｂ点は７２０℃、Ａｃ１ｂ点は７５０℃である。第２
次球状化処理後の鋼管については球状化の程度を評価す
るため、ロックウェル硬さを調査した。調査結果および
処理所要時間を処理条件とともに第２表に示す。
の継目無鋼管（７３φ×７ｔ）に対し、第１次球状化処
理として７６０〜８４０℃まで加熱し、１時間保持後、
１００〜３００℃／ｈｒの速度で７００〜７６０℃まで
冷却し、引き続き第２次球状化処理として７６０℃×３
０分の加熱後、１００℃／ｈｒの速度で７００℃まで冷
却する焼きなましを１〜５回繰り返した。供試鋼のＡｒ
１ｂ点は７２０℃、Ａｃ１ｂ点は７５０℃である。第２
次球状化処理後の鋼管については球状化の程度を評価す
るため、ロックウェル硬さを調査した。調査結果および
処理所要時間を処理条件とともに第２表に示す。
第２表から明らかなように、本発明によると１０時間未
満の処理で、従来の２０時間処理に匹敵する良好な球状
化組織が得られ、処理時間を1/2以下に大幅短縮するこ
とが可能になる。
満の処理で、従来の２０時間処理に匹敵する良好な球状
化組織が得られ、処理時間を1/2以下に大幅短縮するこ
とが可能になる。
第２図は第２次球状化処理の処理回数のみを変化させた
No.２（３回）、６（４回）、７（５回）、１４（２
回）、１５（１回）、１６（０回）について、処理回数
とロックウェル硬さおよび球状組織の粒径との関係を図
示したものである。球状化組織の粒径は走査電子顕微鏡
により調査した。
No.２（３回）、６（４回）、７（５回）、１４（２
回）、１５（１回）、１６（０回）について、処理回数
とロックウェル硬さおよび球状組織の粒径との関係を図
示したものである。球状化組織の粒径は走査電子顕微鏡
により調査した。
第２図から明らかなように、３回の第２次球状化処理に
より粒径０．５μｍにほぼ達し、ロックウェル硬さは８
９程度まで低下する。この効果は３回の処理でほぼ飽和
する。
より粒径０．５μｍにほぼ達し、ロックウェル硬さは８
９程度まで低下する。この効果は３回の処理でほぼ飽和
する。
第３図は第１次球状化処理における冷却速度と、第２次
球状化処理の処理回数が球状化に与える影響を従来例の
場合と比較して示した顕微鏡写真である。写真撮影はN
o.２，３，９，１７について処理間でサンプルを抽出し
て行った。
球状化処理の処理回数が球状化に与える影響を従来例の
場合と比較して示した顕微鏡写真である。写真撮影はN
o.２，３，９，１７について処理間でサンプルを抽出し
て行った。
第３図から明らかなように、冷却速度が２００℃／ｈｒ
以下であれば３回以上の第２次球状化処理により、従来
法と同等以上の良好な球状化組織が得られる。
以下であれば３回以上の第２次球状化処理により、従来
法と同等以上の良好な球状化組織が得られる。
以上の説明から明らかなように、本発明の方法は高炭素
クロム軸受鋼に１０時間程度あるいはそれ以下の処理
で、従来の２０時間あるいはそれ以上の処理に匹敵乃至
はこれを凌ぐ良好な球状化組織を付与する。このように
本発明の方法は良好な組織を維持しつつ処理時間を大幅
に短縮し、処理時間の大幅短縮により連続処理も可能に
なるので、処理能率を著しく向上させ、熱経済性につい
ても大幅向上を可能ならしめるものである。
クロム軸受鋼に１０時間程度あるいはそれ以下の処理
で、従来の２０時間あるいはそれ以上の処理に匹敵乃至
はこれを凌ぐ良好な球状化組織を付与する。このように
本発明の方法は良好な組織を維持しつつ処理時間を大幅
に短縮し、処理時間の大幅短縮により連続処理も可能に
なるので、処理能率を著しく向上させ、熱経済性につい
ても大幅向上を可能ならしめるものである。
第１図は本発明の方法のヒートパターン図、第２図は第
２次球状化処理の処理回数が球状化に与える影響をロッ
クウェル硬さおよび球状化組織の粒径について示した図
表、第３図は第１次球状化処理における冷却速度と、第
２次球状化処理の処理回数が球状化に与える影響を球状
化組織形状について示した顕微鏡による金属組織写真で
ある。
２次球状化処理の処理回数が球状化に与える影響をロッ
クウェル硬さおよび球状化組織の粒径について示した図
表、第３図は第１次球状化処理における冷却速度と、第
２次球状化処理の処理回数が球状化に与える影響を球状
化組織形状について示した顕微鏡による金属組織写真で
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】不純物中のＭｏが０．０８重量％以下の高
炭素クロム軸受鋼に対し、７８０℃以上８２０℃以下の
温度に加熱保持後、Ａｒ１ｂ点未満の温度まで５０℃／
ｈｒ以上２００℃／ｈｒ以下の速度で冷却する第１次球
状化処理を行い、引き続きＡｃ１点を超えＡｃ１ｂ点＋
４０℃以下の温度に加熱後、Ａｃ１ｂ以下の温度まで５
０℃／ｈｒ以上２００℃／ｈｒ点以下の速度で冷却する
第２次球状化処理を３回以上繰り返すことを特徴とする
高炭素クロム軸受鋼の短時間球状化熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63061195A JPH062898B2 (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 高炭素クロム軸受鋼の短時間球状化熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63061195A JPH062898B2 (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 高炭素クロム軸受鋼の短時間球状化熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01234519A JPH01234519A (ja) | 1989-09-19 |
| JPH062898B2 true JPH062898B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=13164147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63061195A Expired - Fee Related JPH062898B2 (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 高炭素クロム軸受鋼の短時間球状化熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062898B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE510447C2 (sv) * | 1998-03-16 | 1999-05-25 | Ovako Steel Ab | Sätt för mjukglödgning av högkolhaltigt stål |
| CN102399954A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-04-04 | 燕山大学 | 高碳珠光体钢变温处理快速球化方法 |
| CN102876858B (zh) * | 2012-09-20 | 2014-05-14 | 洛阳鼎辉特钢制品股份有限公司 | 一种基于强对流保护性气氛下的GCr15轴承钢球化退火工艺 |
| CN104313497A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-01-28 | 合肥恒泰钢结构有限公司 | 一种中低碳锰钢 |
| CN104328259B (zh) * | 2014-10-13 | 2017-02-01 | 北京科技大学 | 一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺 |
| CN108950154A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-07 | 洛阳Lyc轴承有限公司 | 一种轴承零件的球化退火工艺 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6012410B2 (ja) * | 1975-11-17 | 1985-04-01 | エヌ・テー・エヌ東洋ベアリング株式会社 | 高炭素鋼熱間鍛造品の球状化焼鈍法 |
-
1988
- 1988-03-14 JP JP63061195A patent/JPH062898B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01234519A (ja) | 1989-09-19 |
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