特殊環境用軸受鋼

自動車、産業機械、家電、情報機器などの機械機器に搭載される軸受には、軽量化、コンパクト化が求められるだけでなく、過酷な環境での使用に耐える軸受性能の向上が求められています。 この要求に応えるためには、材料、熱処理工程、形状、寸法の最適化を図るとともに、材料の使用者とともに周囲の部品との一体化を図る必要があります。
日本の大同特殊鋼株式会社は、特に過酷な環境での使用に適した軸受材料と、その材料に適した熱処理プロセスの開発に取り組んできました。 当社と軸受メーカーが共同開発して実用化した高温軸受鋼と、自社開発した耐異物軸受鋼について簡単に紹介します。 高温軸受用鋼 STJ2
自動車エンジンや高速密閉型産業機械の高出力化に伴い、軸受の周囲温度は上昇しています。 473-523Kの温度でも性能を維持できる軸受の開発が期待されています。 この温度域で焼き戻し処理を施したSUJ2を使用すると硬度が低下し、転がり寿命特性が低下します。 一方、ジェットエンジンなどに使用される析出硬化型合金鋼-M50は、同じ温度域では十分な転がり寿命を有しますが、Cr、Mo、Vなどの合金元素を10％程度含有するため、コストが高くなります。材質が高い分、熱処理も複雑で汎用性に欠けます。 したがって、高価な合金元素の添加を最小限に抑え、熱処理性や加工性を考慮した高温軸受用鋼の開発が課題となっている。 高温での軟化を防ぐには、焼入れ硬度を高め、耐焼戻し軟化性を向上させることが効果的です。 の。
同社は、合金元素が焼入れ硬さと焼戻し硬さに及ぼす影響を調査し、焼入れ硬さを向上させるためにC元素を、焼戻し軟化抵抗を向上させるためにSi元素を使用した。 そこで、比較軸受鋼SUJ2は、CとSiの含有量を高めて高温での硬さの低下を防ぎ、Ni元素を添加して転がり特性を維持した高温軸受用鋼としてSTJ2材を開発した。 .2。 耐異物軸受用鋼DCJ2
自動車のトランスミッションやデファレンシャルの軸受は、オイル中に異物（シルト、切削粉）が混入しているため、一旦異物が軸受の転動面に食い込むと、圧痕が発生したり、転動面の早期剥離を引き起こすことがあります。 。 そのためには耐異物性軸受鋼が必要です。
異物混入環境下での転がり疲労の再現試験と検討を行った結果、異物混入環境下で軸受の寿命を向上させるためには、転がり疲労量を増やすことが有効であることが分かりました。表面に残留オーステナイトが生成し、表面硬度や基地の靭性が向上します。
Mnを2％以上添加した耐異物軸受鋼DCJ2は、焼入れ焼戻し状態での耐異物転がり疲労寿命と清浄油転がり疲労寿命を兼ね備えています。 SUJ2と比較して残留オーステナイト量が多く、異物混入状態でも清浄油中と同様の優れた転がり疲労寿命を示し、浸炭窒化処理と同等の優れた耐異物寿命を有することが確認されています。大同特殊鋼有限公司は、高温軸受鋼STJ2および耐異物軸受鋼DCJ2の表面硬化処理の研究に着手し、SiとNiを添加した耐熱浸炭軸受鋼を共同開発した。実用化されているNTN社を追加しました。 また、浸炭窒化よりも寿命特性に優れた耐異物用Mn添加表面硬化鋼を開発し、日米欧の軸受メーカーへの適用が始まっています。