[发明专利]滚动疲劳特性优异的钢材

说明书

一种滚动疲劳特性优异的钢材，其特征在于，以质量％计为C：0.10％～1.50％、Si：0.01％～0.80％、Mn：0.10％～1.50％、Cr：0.02％～2.50％、Al：0.002％～小于0.010％、Ce+La+Nd：0.0001％～0.0025％、Mg：0.0005％～0.0050％、O：0.0001％～0.0020％、Ti：0.000％～小于0.005％、N：0.0180％以下、P：0.030％以下、S：0.005％以下、Ca：0.0000％～0.0010％、V：0.00～0.40％、Mo：0.00～0.60％、Cu：0.00～0.50％、Nb：0.000～小于0.050％、Ni：0.00～2.50％、Pb：0.00～0.10％、Bi：0.00～0.10％、B：0.0000～0.0050％，余量：Fe和杂质，通过超声波疲劳试验检测到的疲劳起点夹杂物含有Ce、La、Nd中的1种以上、以及Mg、Al和O，且其组成比满足式(1)。

技术领域

本发明涉及一种对非金属夹杂物的组成进行控制的、滚动疲劳特性优异的钢材。特别是涉及一种通过将团簇状的氧化物系夹杂物变为含REM夹杂物从而抑制了以夹杂物为起点的疲劳破坏的、具有良好的滚动疲劳特性的钢材。

背景技术

渗碳钢材、高频淬火用钢材、轴承用钢材这样的各种钢材被用于工业机械、汽车部件等，也被用作“球轴承”或“滚珠轴承”等滚动轴承的坯料。

滚动轴承具备：制成例如球形状或滚珠形状的“滚动体”、以及与滚动体接触而传递载荷的“内圈”及“外圈”。滚动体、内圈、外圈等滚动构件所使用的钢材要求优异的滚动疲劳特性。从提高滚动疲劳寿命的目的出发，期望钢材中所含的夹杂物尽可能微细且少量。作为钢材中所含的夹杂物，已知有氧化铝(Al₂O₃)等氧化物、硫化锰(MnS)等硫化物、氮化钛(TiN)等氮化物。

氧化铝系夹杂物是转炉、真空处理容器中精炼的钢水中所残留的溶解氧和与氧亲和力强的Al相结合而生成的。另外，多数情况下浇包等由氧化铝系耐火物构筑而成。因此，脱氧时，由于钢水与耐火物的反应，氧化铝以Al的形式溶出至钢水中，再氧化而形成氧化铝系夹杂物。氧化铝系夹杂物在凝固后的钢中形成团簇，成为滚动疲劳寿命降低的主要原因。

为了减少氧化铝团簇，已知在含有0.005质量％以上的Al的Al镇静钢的制造方法中，在钢水中投入由Ca、Mg和REM中的2种以上以及Al构成的合金，将所生成的夹杂物中的Al₂O₃调整至30质量％～85质量％，从而制造没有氧化铝团簇的Al镇静钢。

例如，专利文献1公开了一种为防止氧化铝团簇的生成而在钢水中添加REM、Mg和Ca中的2种以上并形成低熔点夹杂物的方法。该方法对于防止长条瑕疵是有效的。但是，该方法不能使夹杂物的尺寸减小至轴承用钢所要求的水平。其原因在于，低熔点的夹杂物发生聚集·结合而容易粗大化。

另外，REM通过将夹杂物球状化来改善疲劳特性。但是，若加入过多，则夹杂物的数量增加，作为疲劳特性之一的疲劳寿命反而会降低。专利文献2公开了：需要使REM的含量为0.010质量％以下，以免降低疲劳寿命。但是，专利文献2没有公开疲劳寿命降低的机制和夹杂物的存在状态。

由此，虽然通过使夹杂物的形状从团簇状变为球状而改善疲劳特性的事例较多，但没有发现通过对团簇本身进行改性来改善疲劳特性的事例。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平09-263820号公报

专利文献2：日本特开平11-279695号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明鉴于现有技术的问题，其目的在于提供一种滚动疲劳特性优异的钢材。