轴承用铸锭材料及制造方法

摘要

本发明提供一种即使作为利用铸锭材料制成的轴承钢，也可抑制在偏析部的偏析度和最大夹杂物直径的方法。一种轴承用铸锭材料，含有C：0.56质量%～0.70质量%、Si：0.15质量%以上且小于0.50质量%、Mn：0.60质量%～1.50质量%、Cr：0.50质量%～1.10质量%、Mo：0.05质量%～0.5质量%、P：0.025质量%以下，S：0.025质量%以下，Al：0.005质量%～0.500质量%、O：0.0015质量%以下以及N：0.0030质量%～0.015质量%，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，进而，偏析度为2.8以下，根据极值统计算的30000mm2中的最大夹杂物直径的预测值为60μm以下。

权利要求

1.一种轴承用铸锭材料，其特征在于，具有如下成分组成：所述轴承用铸锭材料含有如下成分：C：0.56质量％～0.70质量％，Si：0.15质量％以上且小于0.50质量％，Mn：0.60质量％～1.50质量％，Cr：0.50质量％～1.10质量％，Mo：0.05质量％～0.5质量％，P：0.025质量％以下，S：0.025质量％以下，Al：0.005质量％～0.500质量％，O：0.0015质量％以下，以及N：0.0030质量％～0.015质量％，进一步含有选自下述(A)～(C)中的至少一组：(A)选自Cu：0.005质量％～0.5质量％、以及Ni：0.005质量％～1.00质量％中的1种或2种；

(B)选自W：0.001质量％～0.5质量％、Nb：0.001质量％～0.1质量％、Ti：0.001质量％～0.1质量％、Zr：0.001质量％～0.1质量％、以及V：0.002质量％～0.5质量％中的1种或2种以上；

(C)B：0.0002质量％～0.005质量％；

剩余部分为Fe及不可避免的杂质；

由下述(1)式定义的偏析度为2.8以下，CMo(max)/CMo(ave)≤2.8…(1)其中，CMo(max)为Mo的强度值的最大值，并且CMo(ave)为Mo的强度值的平均值，2

进而，根据极值统计计算的30000mm中的最大夹杂物直径的预测值为60μm以下。

2.一种轴承用铸锭材料的制造方法，其特征在于，用铸锭法将具有权利要求1所述的成分组成的钢制成铸片，然后进行锻压成型比为2.0以上的锻造，以及进行在1150℃以上且低于1350℃的温度域加热超过10小时的加热处理。

说明书

轴承用铸锭材料及制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及适合作为用于汽车、风力发电、运输机械、电动机械及精密机械或者其它一般产业机械等的轴承的原材料且具有优异的滚动疲劳寿命特性的轴承用铸锭材料及其制造方法。

背景技术

[0002] 作为这种供给轴承的钢，大多利用高碳铬钢（JIS G4805规格SUJ2）。通常认为，就轴承钢而言，滚动疲劳寿命特性优异是重要的性质之一，但该滚动疲劳寿命会由于钢中的非金属夹杂物或共晶碳化物而降低。

[0003] 在最近的研究中，作为对滚动疲劳寿命的降低带来的影响，认为钢中的非金属夹杂物的影响最大，从而采用通过降低钢中氧量控制非金属夹杂物的量及大小而提高轴承寿命的策略。

[0004] 例如，在专利文献1和2等中提出了方案，这些方案是对钢中的氧化物系非金属夹杂物的组成、形状或分布状态进行控制的技术，但为了制造非金属夹杂物少的轴承钢，需要高价的熔炼设备或以往设备的大幅度改造，有经济负担大这种问题。

[0005] 此外，专利文献3中公开了一种通过对碳的中心偏析率以及钢中的氧量和硫含量进行控制来提高滚动疲劳寿命特性的技术，但是，如上所述，为了进一步减少氧含量而制造非金属夹杂物更少的轴承钢，需要高价的熔炼设备或以往设备的大幅度改造，有经济负担大这种问题。

[0006] 因此，不仅钢中的非金属夹杂物的降低受到关注，而且钢中的共晶碳化物的降低也受到关注。例如，高碳铬钢含有0.95质量%以上的C而非常坚硬，钢的耐磨损性良好，但是在铸片中心部发生的偏析（以下，简称为中心偏析）的程度增加，进而在铸片中生成巨大的共晶碳化物，因此存在使滚动疲劳寿命降低的问题。为此，对铸片中央部进行冲裁而制成废料，或者实施长时间的扩散处理（以下，简称为徐热（soaking））而使这些巨大的共晶碳化物充分消散后使用。

[0007] 关于这样的偏析的问题，专利文献4中公开了如下方法：在具有C：0.6～1.2质量%等特定的成分组成并穿过线状或棒状轧制材料的轴心的纵截面的中心线，使在包括该纵截面的轴心并在单侧距该轴心线各自为D/8（D：该纵截面的宽度）以内的中心区域出现的厚度为2μm以上的碳化物的总截面积相对于上述纵截面积为0.3%以下。此外，在该文献中，可定量地查明巨大碳化物量对滚动疲劳寿命特性带来的影响，并显示出使滚动疲劳寿命降低的巨大共晶碳化物残留在钢中。

[0008] 专利文献5中公开了具有C：0.50～1.50质量%以及Sb：0.0010～0.0150质量%等特定的成分组成、脱炭层的形成少并且热处理生产率优异的轴承钢。对于该文献所记载的技术而言，通过添加Sb，使钢的脱炭层的形成少，目的在于通过省略热处理后的切削或磨削工序而提高热处理生产率，但由于怀疑Sb对人体具有强毒性，因此在应用上要求慎重。另外，若添加Sb，则Sb在中心偏析部富集，使中心偏析恶化。在Sb富集的部分，发生局部硬化，因此与母材产生硬度差，成为滚动疲劳破坏的起点，可能使滚动疲劳寿命降低。

[0009] 这里，为了消除高碳铬轴承钢铸造时发生的中心偏析以及在该中心偏析部产生的巨大共晶碳化物，例如，专利文献6中公开了一种对铸造材料进行顶端轧制而制成坯段并对该坯段进行徐热的方法。

[0010] 然而，由于徐热过程中的钢中温度不均匀，因此还存在如下问题：在徐热温度局部地达到超过固相线的温度时，再次开始局部熔解，引起共晶反应，从而生成更巨大的共晶碳化物。

[0011] 因此，根据轴承的用途，有时不使用上述高碳铬钢而使用低碳合金钢。例如，仅次于高碳铬钢地大量利用表面渗碳钢。但是，对于表面渗碳钢，为了使C量为0.23质量%以下而得到所需的淬透性和机械强度，添加适量的Mn、Cr、Mo以及Ni等，从提高疲劳强度的观点出发，通过渗碳或渗碳氮化处理而使表面硬化。

[0012] 例如，专利文献7中公开了通过具有C：0.10～0.35%等特定的化学组成且使由Q＝34140-605［%Si］＋183［%Mn］＋136［%Cr］＋122［%Mo］定义的钢中的碳扩散的活化能为34000kcal以下，从而能够以短时间进行渗碳的表面渗碳钢。

[0013] 同样地，专利文献8中公开了一种涉及滚动疲劳特性优异的渗碳材料的技术，其中，所述渗碳材料具有C：0.1～0.45%等特定的化学组成，渗碳层的奥氏体晶粒度为7号以上，表面的碳含量为0.9～1.5%，表面的残留奥氏体量为25～40%。

[0014] 然而，虽然通过进行上述的渗碳或渗碳氮化，能够提高滚动疲劳寿命特性，但会导致制造成本的上升，或者使变形、尺寸变化增加而降低成品率，因此有导致制品成本上升的问题。

[0015] 另外，根据轴承钢的用途而需要进行大截面化，因此需要大幅度改造进行渗碳或渗碳氮化的设备而经济负担大也成为问题。

[0016] 专利文献

[0017] 专利文献1：日本特开平1-306542号公报

[0018] 专利文献2：日本特开平3-126839号公报

[0019] 专利文献3：日本特开平7-127643号公报

[0020] 专利文献4：日本特许第3007834号公报

[0021] 专利文献5：日本特开平5-271866号公报

[0022] 专利文献6：日本特开平3-75312号公报

[0023] 专利文献7：日本特许第4066903号公报

[0024] 专利文献8：日本特许第4050829号公报

发明内容

[0025] 迄今为止，风力发电、运输机械、其它一般产业机械正在逐年大型化，在这些机械中使用的轴承钢的进一步大截面化已成为当务之急。对于该轴承钢的大截面化而言，以往，通过利用铸锭法来对用连续铸造制造的原材料进行制造，能够应对从小截面到大截面的制造，但是对于用该铸锭法制造的钢（以下，称为铸锭材料）而言，特别成为问题的是，在V偏析部和逆V偏析部这样的偏析部在轴承钢的滚动面出现时，滚动疲劳寿命特性反而降低。其原因在于，铸锭材料与连续铸造材料的情况相比，偏析程度高，因此，偏析度、非金属夹杂物的大小也增大，因而抑制偏析度、非金属夹杂物的大小的增大变得重要。

[0026] 因此，本发明的目的在于提供一种即使作为利用铸锭材料制成的轴承钢，也可抑制上述偏析部的偏析度、粗大的非金属夹杂物的生成的方法。

[0027] 发明人等对解决上述课题的手段进行深入研究，结果发现对于以往的轴承钢，通过使C、Si、Mn、Cr以及Al的添加量合理化，并且将制造条件最优化，能够抑制偏析度的降低、粗大的非金属夹杂物的生成。特别是能够抑制在铸锭材料中成为问题的在V偏析部、逆V偏析部的偏析度的降低、粗大的非金属夹杂物的生成，能够提供滚动寿命特性优异的轴承钢。

[0028] 即，发明人等用铸锭材料制作了使C、Si、Mn、Cr、Al以及Mo量改变并且使由后述的（1）式表示的偏析度改变的轴承钢，并对其组织及滚动疲劳寿命特性进行了深入调查，结果发现即使是铸锭材料，只要是成分组成和偏析度满足规定范围的钢，就可提高滚动疲劳寿命特性。另外，用铸锭材料制作使锻造时的锻压成型比改变的轴承钢，对其组织及滚动疲劳寿命特性进行了深入调查，结果发现即使是铸锭材料，只要是锻压成型比满足规定范围的钢，就可提高滚动疲劳寿命特性，从而完成本发明。

[0029] 本发明的主旨构成如下所述。

[0030] 1.一种轴承用铸锭材料，其特征在于，具有如下成分组成：

[0031] 所述轴承用铸锭材料含有如下成分：

[0032] C：0.56质量%～0.70质量%，

[0033] Si：0.15质量%以上且小于0.50质量%，

[0034] Mn：0.60质量%～1.50质量%，

[0035] Cr：0.50质量%～1.10质量%，

[0036] Mo：0.05质量%～0.5质量%，

[0037] P：0.025质量%以下，

[0038] S：0.025质量%以下，

[0039] Al：0.005质量%～0.500质量%，

[0040] O：0.0015质量%以下，以及

[0041] N：0.0030质量%～0.015质量%，

[0042] 剩余部分为Fe及不可避免的杂质；

[0043] 由下述（1）式定义的偏析度为2.8以下，

[0044] CMo（max）／CMo（ave）≤2.8 …（1）

[0045] 其中，CMo（max）为Mo的强度值的最大值，并且CMo（ave）为Mo的强度值的平均值，[0046] 进而，根据极值统计计算的30000mm2中的最大夹杂物直径的预测值为60μm以下。

[0047] 2.根据上述1记载的轴承用铸锭材料，其特征在于，在上述成分组成的基础上，进一步含有选自如下成分中的1种或者2种：

[0048] Cu：0.005质量%～0.5质量%，以及

[0049] Ni：0.005质量%～1.00质量%。

[0050] 3.根据上述1或2记载的轴承用铸锭材料，其特征在于，在上述成分组成的基础上，进一步含有选自如下成分中的1种或2种以上：

[0051] W：0.001质量%～0.5质量%，

[0052] Nb：0.001质量%～0.1质量%，

[0053] Ti：0.001质量%～0.1质量%，

[0054] Zr：0.001质量%～0.1质量%，以及

[0055] V：0.002质量%～0.5质量%。

[0056] 4.根据上述1～3中任一项记载的轴承用铸锭材料，其特征在于，在上述成分组成的基础上，进一步含有B：0.0002质量%～0.005质量%。

[0057] 5.一种轴承用铸锭材料的制造方法，其特征在于，用铸锭法将具有上述1～4中任一项记载的成分组成的钢制成铸片，然后进行锻压成型比为2.0以上的锻造，以及进行在1150℃以上且低于1350℃的温度域加热超过10小时的加热处理。

[0058] 这里，上述锻压成型比为JIS G0701中记载的实体锻压。

[0059] 根据本发明，能够稳定地制造具有远比以往的轴承钢优异的耐滚动疲劳寿命特性的轴承用铸锭材料。另外，因此，能够实现从小截面到大截面的轴承钢的制造，也有助于风力发电机、运输机械、其它一般产业机械的大型化，带来对产业上有益的效果。

附图说明

[0060] 图1是表示从方形锻造后的钢片采集微观组织观察用样品时的采集位置和被检面尺寸的图。

[0061] 图2是表示从圆形锻造后的钢片采集微观组织观察用样品时的采集位置和被检面尺寸的图。

[0062] 图3是表示EPMA中的被检面积的图。

[0063] 图4是表示在EPMA中实施线分析的位置的图。

[0064] 图5是表示从方形锻造后的钢片采集滚动疲劳寿命评价用样品时的采集位置和试验片尺寸的图。

[0065] 图6是表示从圆形锻造后的钢片采集滚动疲劳寿命评价用样品时的采集位置和被检面尺寸的图。

具体实施方式

[0066] 接下来，对本发明的轴承钢进行详细说明。

[0067] 首先，从本发明的轴承钢中的成分组成的各成分含量的限定理由依次说明。

[0068] C：0.56质量%～0.70质量%

[0069] C是对提高钢的强度且提高钢的滚动疲劳寿命特性有效的元素，本发明中使其含有0.56质量%以上。另一方面，若含有超过0.70质量%，则在原材料的铸造中生成巨大共晶碳化物，导致滚动疲劳寿命的降低。基于以上理由，使C量为0.56质量%～0.70质量%。优选为0.56质量%～0.67质量%。

[0070] Si：0.15质量%以上且小于0.50质量%

[0071] Si是作为脱酸剂，另外，为了通过固溶强化提高钢的强度且提高钢的耐滚动疲劳寿命特性而添加的元素，本发明中，添加0.15质量%以上。但是，添加0.50质量%以上时，会与钢中的氧结合，作为氧化物残留在钢中，导致滚动疲劳寿命特性的劣化。此外，在偏析部富集时，容易生成共晶碳化物。基于以上理由，Si的上限为小于0.50质量%。优选为0.15质量%～0.45质量%。

[0072] Mn：0.60质量%～1.50质量%

[0073] Mn是为了提高淬透性、提高钢的强韧性且提高钢材的耐滚动疲劳寿命特性而添加的元素，本发明中添加0.60质量%以上。但是，添加量超过1.50质量%时，使滚动疲劳寿命特性降低。另外，在偏析部富集时，容易生成非金属夹杂物。基于以上理由，使Mn的上限为1.50质量%。优选为0.60质量%～1.45质量%。

[0074] Cr：0.50质量%～1.10质量%

[0075] Cr与Mn同样地是为了提高钢的强韧性且提高钢材的耐滚动疲劳寿命特性而添加的元素，本发明中，添加0.50质量%以上。但是，添加量超过1.10质量%时，容易生成共晶碳化物，使滚动疲劳寿命特性降低，因此使Cr的上限为1.10质量%。优选为0.60质量%～1.10质量%。

[0076] Mo：0.05质量%～0.5质量%

[0077] Mo是提高淬透性和回火后的强度且提高钢的滚动疲劳寿命特性的元素，添加0.05质量%以上。但是，添加量超过0.5质量%时，在V偏析、逆V偏析或中心偏析部形成Mo的富集层，使Mo的偏析度恶化，导致钢材的耐滚动疲劳寿命特性的降低，因此使Mo的上限为0.5质量%。优选为0.05质量%～0.40质量%。

[0078] P：0.025质量%以下

[0079] P是使钢的母材韧性、滚动疲劳寿命降低的有害元素，优选尽可能地降低。特别是，若P的含量超过0.025质量%时，母材韧性及滚动疲劳寿命的降低增大。由此，使P为0.025质量%以下。优选为0.020质量%以下。应予说明，在工业上难以使P含量为0%，大多数情况下含有0.002质量%以上。

[0080] S：0.025质量%以下

[0081] S作为非金属夹杂物的MnS存在于钢中。就轴承钢而言，易成为滚动疲劳的起点的氧化物少，因此，仅次于氧化物而易成为滚动疲劳的起点的MnS大量存在于钢中时，导致滚动疲劳寿命降低。因此，优选尽可能降低，本发明中，使其为0.025质量%以下。优选为0.020质量%以下。应予说明，工业上难以使S含量为0%，大多含有0.0001质量%以上。

[0082] Al：0.005质量%～0.500质量%

[0083] Al是作为脱酸剂，另外，为了作为氮化物生成而使奥氏体粒微细化并提高韧性和滚动疲劳寿命特性而添加的元素，需要添加0.005质量%以上。但是，若添加量超过0.500质量%，则粗大的氧化物系夹杂物存在于钢中，导致钢的滚动疲劳寿命特性降低。基于以上理由，使Al含量的上限为0.500质量%。优选为0.450质量%以下。

[0084] O：0.0015质量%以下

[0085] O与Si或Al结合，形成硬质的氧化物系非金属夹杂物，因此导致滚动疲劳寿命降低。因此，O尽可能越低越好，为0.0015质量%以下。优选为0.0012质量%以下。应予说明，工业上难以使O含量为0%，大多含有0.0003质量%以上。

[0086] N：0.0030质量%～0.015质量%

[0087] N与Al结合，形成氮化物系非金属夹杂物，使奥氏体粒微细化，提高韧性和滚动疲劳寿命特性，因此添加0.0030质量%以上。但是，若添加量超过0.015质量%，则氮化物系夹杂物大量存在于钢中，因此导致滚动疲劳寿命特性降低。另外，在钢中会大量存在不以氮化物形式生成的N（游离N），导致韧性降低，因此使N含量的上限为0.015质量%。优选为0.010质量%以下。

[0088] 根据极值统计计算的30000mm2中的最大夹杂物直径的预测值为60μm以下

[0089] 接下来，发明人等按照表1所示的成分组成、表2所示的制造条件制作铸锭材料，对基于上述式（1）的Mo的偏析度（以下，也简称为偏析度）、最大夹杂物直径以及滚动疲劳寿命特性进行调查。应予说明，基准钢A-1是作为轴承钢而非常常用的相当于JIS SUJ2的钢。偏析度、最大夹杂物直径以及滚动疲劳寿命特性用与后述的实施例同样的试验方法实施。从锻造后的钢片中，分别如图1所示采集非金属夹杂物观察用以及EPMA测绘用的试验片，以及如图5所示采集滚动疲劳试验片，通过后述的试验法分别调查偏析度、非金属夹杂物直径和滚动疲劳寿命特性。

[0090] 这里，试验片是从各自锻造后的钢片的铸锭材料的相当于底侧的部分采集的。

[0091] 表1

[0092] 表1

[0093] 化学成分(质量%)

[0094]钢No. S Si Mn P S Cr Al Mo O N 备注
A-1 1.05 0.25 0.45 0.016 0.008 1.45 0.025 0.18 0.0010 0.0031 基准钢
A-2 0.64 0.25 0.86 0.008 0.002 0.78 0.030 0.26 0.0009 0.0033 适用钢

[0095] 表2

[0096]

[0097] 将这些评价结果示于表3。通过锻压成型比（底侧）小于2.0的条件No.1-2以及1-3而得的铸锭材料的最大夹杂物直径增大，因此滚动疲劳寿命特性与基准的No.1-1（钢No.A-1）相比，几乎没有改善。以锻压成型比为2.0以上制造且最大夹杂物直径为60μm以下的No.1-4～1-8的铸锭材料与No.1-1（钢No.A-1）相比，可知具有优异的滚动疲劳寿命特性。基于以上理由，判明通过将锻压成型比控制在2.0以上，抑制在钢中生成粗大的非金属夹杂物，可提高滚动疲劳寿命特性。

[0098] 表3

[0099] 表3

[0100] 试验结果

[0101]

[0102] 因此，将铸锭材料中的非金属夹杂物的最大径限制为60μm以下时，对滚动疲劳2
寿命特性的提高有效。这里，限制非金属夹杂物的最大径时，根据极值统计计算的30000mm中的最大夹杂物直径的预测值为60μm以下。这是由于，实施的滚动疲劳试验中的危险体
2 2
积换算为面积时相当于30000mm，因此这里，设为30000mm中的最大夹杂物直径的预测值。

[0103] 偏析度（CMo（max）／CMo（ave））≤2.8

[0104] 另外，发明人等根据表4所示的成分组成和表5所示的制造方法制作轴承钢，对偏析度、最大夹杂物直径以及滚动疲劳寿命特性进行了调查。应予说明，表5中的加热温度1是为了进行锻造且为了降低偏析度的铸锭材料加热处理时的温度，加热温度2是为了进一步降低偏析度而在锻造后进行的加热处理时的温度。偏析度、最大夹杂物直径以及滚动疲劳寿命特性通过与后述的实施例同样的试验方法实施。从该锻造后的钢片中分别如图1所示采集非金属夹杂物观察用以及EPMA测绘用试验片，以及如图5所示采集滚动疲劳试验片，通过后述的试验法分别对偏析度、非金属夹杂物直径以及滚动疲劳寿命特性进行调查。

[0105] 这里，试验片分别从锻造后的钢片的相当于铸锭材料的底侧部分采集。

[0106] 表4

[0107] 表4

[0108] 化学成分(质量%)

[0109]钢No.C Si Mn P S Cr Al Mo O N 备注
A-1 1.05 0.25 0.45 0.016 0.008 1.45 0.025 0.18 0.0010 0.0031 基准钢
B-1 0.63 0.23 0.88 0.007 0.002 0.77 0.028 0.25 0.0009 0.0034 适用钢

[0110] 表5

[0111]

[0112] 将这些评价结果示于表6。根据锻压成型比小于2.0的条件No.2-2以及2-3而得的铸锭材料的偏析度增大，滚动疲劳寿命特性与基准的No.2-1（钢No.A-1）相比，几乎没有改善。锻压成型比为2.0以上进行制造的偏析度为2.8以下的No.2-4～2-8的铸锭材料与No.2-1（钢No.A-1）相比，可知具有优异的滚动疲劳寿命特性。基于以上理由，判明若将锻压成型比控制在2.0以上且使偏析度为2.8以下，则滚动疲劳寿命特性提高。

[0113] 表6

[0114] 表6

[0115] 试验结果

[0116]

[0117] 进而，发明人等根据表7所示的成分组成制作轴承钢，对偏析度、最大夹杂物直径以及滚动疲劳寿命特性进行调查。偏析度、最大夹杂物直径以及滚动疲劳寿命特性通过与后述的实施例同样的试验方法实施。为了调查偏析度对滚动疲劳寿命特性带来的影响，制造条件相同，通过改变Mo量而使偏析度改变。即，利用转炉熔炼后，利用铸锭法制成1350mm×1250mm的截面（顶侧侧）、1280×830mm的截面（底侧）的铸锭材料（铸块），将得到的铸锭材料锻造成800mm见方的截面，在1270℃实施48小时的均热处理。其后，锻造成650mm见方的截面。从锻造后的钢片中分别如图1所示采集非金属夹杂物观察用以及EPMA测绘用的试验片，以及如图5所示采集滚动疲劳试验片，通过后述的试验法分别对Mo偏析度、非金属夹杂物的直径以及滚动疲劳寿命特性进行调查。这里，试验片是分别从锻造后的钢片的相当于铸锭材料的底侧的部分中采集的。

[0118] 表7

[0119] 表7

[0120] 化学成分(质量％)

[0121]钢No. C Si Mn P S Cr Al Mo O N 备注
A-1 1.05 0.25 0.45 0.016 0.008 1.45 0.025 0.18 0.0010 0.0031基准钢
C-1 0.63 0.26 0.88 0.008 0.006 0.77 0.025 0.25 0.0010 0.0031适用钢
C-2 0.60 0.32 0.91 0.010 0.005 0.89 0.025 0.32 0.0010 0.0033适用钢
C-3 0.61 0.30 0.85 0.008 0.004 0.75 0.230 0.08 0.0008 0.0040适用钢
C-4 0.63 0.25 0.87 0.009 0.004 0.77 0.031 0.15 0.0009 0.0038适用钢
C-5 0.64 0.31 0.83 0.011 0.005 0.76 0.031 0.49 0.0007 0.0041适用钢
C-6 0.61 0.21 0.31 0.008 0.004 0.76 0.026 0.61 0.0009 0.0034比较钢
C-7 0.62 0.28 0.88 0.007 0.005 0.80 0.030 0.50 0.0008 0.0040适用钢
C-8 0.61 0.24 0.85 0.008 0.004 0.88 0.028 0.52 0.0008 0.0042比较钢

[0122] 将上述调查结果示于表8。由该表可知，若Mo偏析度为2.8以下，则滚动疲劳寿命特性得以改善。另一方面，若偏析度超过2.8，则滚动疲劳寿命特性几乎未被改善。基于以上理由，可判明通过将偏析度设为2.8以下，可提高滚动疲劳寿命特性。应予说明，钢中的Mo的偏析不发生时，偏析度为1.0，因此优选偏析度的下限为1.0。

[0123] 这里，作为产生对滚动疲劳寿命带来负面影响的偏析的元素，除Mo以外，可举出Cr、P、S。这些元素也必须使偏析度为2.8以下，但这些元素与Mo相比，扩散速度大。因此，若Mo的偏析度为2.8以下，则这些元素的偏析度为小于2.8的值。因此，仅关注Mo的偏析度来确定该值。

[0124] 表8

[0125] 表8

[0126] 试验结果

[0127]

[0128] 应予说明，本发明中，即使为通过铸锭法制造的铸锭材料，也能够抑制共晶碳化物的生成，因此适用于通过铸锭法制造的铸锭材料时，特别有效。而且，通过将轴承钢的原材料制成铸锭材料，还能够应对从小截面至大截面的轴承产品。

[0129] 进而，在上述基本成分基础上，还可以适当地添加以下所示的各成分。

[0130] 选自Cu：0.005～0.5质量%以及Ni：0.005～1.00质量%中的1种或2种

[0131] Cu和Ni是提高淬透性和回火后的强度且提高钢的滚动疲劳寿命特性的元素，可以根据所需的强度选择添加。为了得到这样的效果，Cu和Ni优选添加0.005质量%以上。但是，若添加的Cu超过0.5质量%、Ni超过1.00质量%，则钢的切削性反而下降，因此优选分别以0.5质量%和1.00质量%作为上限来添加Cu和Ni。

[0132] 同样地，在本发明的轴承钢中，为了提高强度或提高钢的滚动疲劳寿命特性，在上述成分的基础上，还可以添加以下的成分。

[0133] W：0.001～0.5质量%、Nb：0.001～0.1质量%、Ti：0.001～0.1质量%、Zr：0.001～0.1质量%以及V：0.002～0.5质量%中的1种或者2种以上

[0134] W、Nb、Ti、Zr以及V均是提高淬透性和回火后的钢的强度、提高钢的滚动疲劳寿命特性的元素，可以根据所需的强度选择添加。为得到这样的效果，W、Nb、Ti以及Zr优选分别添加0.001质量%以上，V优选添加0.002质量%以上。但是，若添加的W和V超过0.5质量%，添加的Nb、Ti、Zr超过0.1质量%，则钢的切削性反而降低，因此优选将这些值作为上限来添加。

[0135] B：0.0002～0.005质量%

[0136] B是通过增大淬透性来提高回火后的钢的强度且提高钢的滚动疲劳寿命特性的元素，可以根据需要添加。为了得到该效果，优选以0.0002质量%以上的量进行添加。但是，若添加量超过0.005质量%，则加工性变差，因此优选以0.0002～0.005质量%的范围添加B。

[0137] 在本发明的轴承用铸锭材料中，上述以外的成分为Fe和不可避免的杂质。这里，作为不可避免的杂质，可举出Sb、Sn、As以及Hf等。

[0138] 接下来，对制造本发明的轴承用铸锭材料的条件进行说明。

[0139] 就具有上述的成分组成的轴承用铸锭材料而言，利用真空熔炉或转炉以及脱气工序等公知的精炼法进行熔炼，接着，利用铸锭法制成铸片。铸片进一步经过轧制、锻造等成型工序而制成轴承部件。

[0140] 在得到的铸片的中心部发生Mo的偏析，因此必须进行用于上述的将Mo的偏析度降低至2.8以下的处理。作为该处理，需要以下所示的加热处理。

[0141] 加热温度：1150℃以上且小于1350℃

[0142] 为了提高钢的滚动疲劳寿命特性，必须降低在中心偏析部的Mo的偏析度。另外，通过铸锭法进行铸造时，在铸片的中央附近容易发生铸造方向的偏析（V偏析）、与铸造方向相反方向的偏析（逆V偏析），但通过在规定条件下进行加热，也能够降低该偏析。加热温度小于1150℃时，偏析度的降低小，无法得到上述效果。若加热温度为1350℃以上，则在偏析度大的部分引起熔融，钢材产生裂纹。基于以上理由，使加热温度为1150℃以上且小于1350℃。优选为1150℃～1300℃。

[0143] 加热保持时间：超过10小时

[0144] 如上所述，为了提高钢的滚动疲劳寿命特性，需要降低Mo的偏析度以及V偏析、逆V偏析。为了降低偏析度，提高加热温度是有效的，但有限度。因此，进行超过10小时的加热保持，使偏析度降低。加热保持时间为10小时以下时，偏析度的降低小，无法得到上述效果。因此，在本发明中，将加热保持时间限定为超过10小时。不需要特别规定上限，但就实际而言为100小时。

[0145] 应予说明，可以将加热处理分多次进行，此时，各加热处理中的1150℃以上且小于1350℃的保持时间的总计时间超过10小时即可。另外，对铸片进行热锻而形成所希望的截面形状，但是上述加热处理可以在进行热锻时的铸片的加热阶段（锻造前加热）进行，另外，也可以对铸片进行与锻造前加热不同的加热处理。此外，可以在热锻后在上述条件下进行加热处理。

[0146] 此外，在锻造时，需要进行锻压成型比成为2.0以上的延伸。如上所述，在通过铸锭法制造的铸片的内部，容易发生粗大气孔聚集的孔洞等内部缺陷，因此通过热锻使其减少。另外，将存在于钢中的非金属夹杂物断开而微细化。为了得到该效果，优选使锻压成型比为2.0以上。锻压成型比小于2.0时，会存在粗大的孔洞等缺陷和粗大的非金属夹杂物，轴承钢会在加工中产生内部裂纹，或者滚动疲劳寿命特性降低。基于以上理由，需要进行锻压成型比为2.0以上的实体锻压。进而，优选的锻压成型比为2.5以上。不需要特别规定上限，但就实际而言为小于8.0。

[0147] 应予说明，锻压成型比是指JISG0701中记载的实体锻压时的锻压成型比。即，表示锻造前的截面积A与锻造后的截面积a之比A／a。实施例

[0148] 利用转炉对具有表9所示的成分组成的钢进行熔炼，接着利用铸锭法按表10所示的条件实施锻造和加热，制成轴承用铸锭材料。应予说明，表10中的加热1和2是为了进行锻造的加热，但也兼具降低偏析的目的。加热3是为了在锻造后降低偏析度的加热。对该锻造品，如下调查Mo的偏析度、非金属夹杂物直径以及滚动疲劳寿命特性。

[0149] 表9

[0150]

[0151] 表10

[0152]

[0153] 最大夹杂物直径

[0154] 就最大夹杂物直径而言，从锻造后的钢片的（T1/2，T2/2）部（中心部）及（T1/2，T2/4）部（T1＝T2为方形锻造后的钢片的边的长度：图1）或D/4部以及D/2部（D为圆形锻造后的钢片的直径：图2）以使延伸方向截面成为观察面的方式采集微观组织观察用样品，2
利用光学显微镜在200倍的倍率下进行30个100mm的观察（图3的被检面10mm×10mm），
1/2
测定各自的非金属夹杂物的短轴及长轴的长度，通过{（短轴长度）×（长轴长度）} 换算
2
为夹杂物直径，基于这些测定值，根据极值统计预测30000mm中的最大夹杂物直径，采用该值。这里，基于极值统计的最大夹杂物直径的预测使用日本摩擦学学会第2种研究会的“轴承钢中的非金属夹杂物的评价法研究会阶段II报告书”中记载的极值统计法。另外，试验片是分别从锻造后的钢片的相当于铸锭材料的底侧的部分中采集的。

[0155] ［偏析度］

[0156] 偏析度是使用对上述非金属夹杂物进行过评价的样品，利用电子束显微分析仪（以下，表示为EPMA）而求得的。EPMA的测定条件在光束直径： 加速电压：20kV、电流：4×10-7A下，如图3所示，进行样品的中央部6mm×6mm的面分析，在进行面分析的区域中，在含有Mo强度值高的部分的线上如图4所示实施线分析，求得Mo的强度的最大值CMo（max）和平均值CMo（ave）。另外，以其强度的最大值和平均值之比CMo（max）／CMo（ave）定义为偏析度。

[0157] ［耐滚动疲劳寿命特性］

[0158] 滚动疲劳寿命特性优选实际进行锻造、切削、淬火、回火并实际使用后评价，但这样在评价上耗费长时间。因此，滚动疲劳寿命特性的评价是利用径向型的滚动疲劳寿命试验机进行评价的。从锻造后的钢片的（T1/2，T2/4）部（T1＝T2为方形锻造后的钢片的边的长度：图5）或D／4部（D为圆形锻造后的钢片的直径：图6）切下 的圆盘，加热到950℃后保持20分钟，用25℃的油进行淬火，其后，加热至170℃后进行保持
1.5小时的回火，进行平面研磨至 的圆盘，将试验面精加工成镜面。对于
这样得到的试验片，使用推力滚动疲劳试验机，使钢球在直径约38mm的圆周上滚动，并且施加5.8GPa的最大赫兹接触应力，供于滚动疲劳试验。这里，试验片是分别从锻造后的钢片的相当于铸锭材料的底侧的部分中采集的。

[0159] 其评价如下进行：对10枚～15枚的试验片求出直至试验片发生剥离的应力负荷次数，使用威布尔概率纸以累积破损概率与应力负荷次数关系进行整理后，求出累积破损概率10%（以下，表示为B10寿命）。该B10寿命相对于基准钢（A-1：SUJ2相当钢），提高10%以上时，判断为滚动疲劳寿命特性提高。

[0160] 表11中示出了偏析度、非金属夹杂物直径以及滚动疲劳寿命特性试验的结果。就满足根据本发明的成分组成、偏析度CMo（max）／CMo（ave）的No.D-1～D-7，D-12～D-16以及D-26～D-31的钢而言，偏析度、非金属夹杂物也被控制在本发明的范围内，可知具有良好的滚动疲劳寿命特性。与此相对，即使成分组成为本发明的范围内，就制造条件不满足本发明的范围的No.D-23～D-25的钢而言，也可知偏析度或非金属夹杂物增大，耐滚动疲劳寿命特性也几乎得不到改善。另外，就成分组成不满足本发明的范围的No.D-8～D-11以及D-17～D-22的钢而言，制造条件即使为本发明的范围内，也可知耐滚动疲劳寿命特性几乎得不到改善。

[0161] 表11

[0162] 表11

[0163] 试验结果

[0164]

[0165] 产业上的可利用性

[0166] 若使用本发明的铸锭材料，则能够通过基于铸锭法的廉价的方法制造滚动疲劳寿命特性优异的轴承钢，能够提供在产业上价值非常高的轴承钢。