JPH01219148A

JPH01219148A - 非調質快削鋼

Info

Publication number: JPH01219148A
Application number: JP4287588A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Nakamura; 中村　貞行; Tomonori Haniyuda; 智紀羽生田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1988-02-25
Publication date: 1989-09-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、非調質快削鋼に係り、特に、強度を低下させ
ることなく被削性を向上せしめた非調質快削鋼に関する
ものである。

（背景技術）従来から、熱間加工の後に、焼入れ、焼戻し等の調質を
行なうことなく切削加工等の仕上げ加工を施して製品と
することができる非調質鋼が知られている。かかる非調
質鋼にあっては、焼入れ、焼戻し等の調質を行なう必要
がないところから、コストの低下や工程の簡略化という
面において、非調質鋼を用いることは非常に有利となる
のである。しかし、そのような非調質鋼には、硬化した
状態で切削加工が行なわれることとなるところから、そ
の加工が比較的困難なものとなるのであり、そのため、
従来から、かかる非調質鋼の切削加工性を向上せしめる
ことを目的として、Ｓやｐｂ等の快削性元素が添加され
ているのである。

しかしながら、これらの快削性元素にあっては、その添
加量が増加するにつれて、非調質鋼の快削性は改善され
るものの、逆に、その強度が低下してしまうという問題
が生じていたのである。このため、−ｉに、かかる快削
性元素の添加量は低く抑えざるを得なかったのであり、
結局、非調質鋼において、要求される充分な快削性およ
び強度を同時に得ることは、困難であったのである。

（解決課題）ここにおいて、本発明は、上述の事情を背景にして為さ
れたものであって、その解決すべき課題とするところは
、非調質鋼において、優れた被削性を得ようとすると、
その強度が低下してしまうという問題点を解決するとこ
ろにあり、充分なる強度を有しつつ、被削性を改善せし
めた非調質快削鋼を提供しようとするものである。

（解決手段）そして、本発明は、かかる解決課題のために、重量基準
で、０．６０％までの炭素（Ｃ）、２．５％までのケイ
素（Ｓｉ）、２．０％までのマンガン（Ｍｎ）をそれぞ
れ含み、且つ０．５％までのバナジウム（Ｖ）及び０．
５％までのニオブ（Ｎｂ）のうちの１種または２種を含
むと共に、更に、０、００４０〜０．０２００％のホウ
素（Ｂ）と０、００５０〜０．０５００％の窒素（Ｎ）
を、％Ｎ／％Ｂが０．５〜４．０となるように含み、ま
た酸素（０）を０．００１５％以下、チタン（Ｔｉ）、
ジルコニウム（Ｚｒ）、希土類元素（ＲＥＭ）を総量で
０．０１％以下含むことを特徴とする被削性に優れた非
調質快削鋼を、その要旨とするものである。

このように、本発明にあっては、被削性を向上せしめる
ために、非調質鋼の溶製時にＢとＮを含有させ、その後
の凝固過程と熱間加工工程において、快削性に優れた効
果を発揮する微細なりＮ（六方晶窒化ホウ素）を析出さ
せるのである。しかも、かかるＢＮ析出物は、硫化物、
ｐｂの快削性元素の析出物に比べるとそのサイズが小さ
く、非常に微細であることに加えて、高温に対しても安
定であるところから、非調質鋼の機械的性質（強度）を
劣化させることがないのである。

更に、本発明にあっては、Ｂと酸化物を形成してＢＮの
析出を阻害する酸素、および窒化物形成傾向の強いＴ　
ｉ、Ｚ　ｒ　％　ＲＥ　Ｍを極限まで低減することによ
り、安定して、微細なりＮ介在物を析出させることがで
きたのである。

それ故、本発明においては、機械的性質を劣化させるこ
となく、被削性の優れた非調質快削鋼を製造することが
出来たのである。

なお、本発明では、通常、かかるＢとＮを、ＢＮ化合物
として添加するものではない。溶鋼中にＢＮそのものを
添加すると、その比重が小さいために、溶鋼上に浮上し
てしまう虞があり、均一に混合しな（なるからである。

ところで、本発明に従う非調質快削鋼は、好ましくは、
重量基準で、５．０％までのニッケル（Ｎｉ）、５．０
％までのクロム（Ｃｒ）、３．０％までのモリブデン（
Ｍｏ）のうちの１種または２種以上を更に含有している
ものであり、それらの元素の添加により、強度のより一
層の向上が図られるのである。

また、本発明にあっては、好ましくは、重量基準で、０
．４０％までの硫黄（Ｓ）、０．４０％までのセレン（
Ｓｓ）、０．１０％までのテルル（Ｔｅ）、０．４０％
までの鉛（Ｐｂ）、０．４０％までのビスマス（Ｂ　ｉ
）　、０．０１％までのカルシウム（Ｃａ）のうちの１
種または２種以上が、更に添加せしめられ、そしてこれ
により、快削性のより一層の向上が図られるのである。

ところで、かかる本発明に従う非調質快削鋼の各合金成
分の作用並びにその含有量の限定理由は、以下の通りで
ある。なお、以下に示される百分率は、何れも重量を基
準とするものである。

Ｃ：０．６０％以下Ｃは強度を確保するために必須の元素であるが、多量に
含有すると靭性を低下させてしまうので、その上限は０
．６０％とされる。ただし、ある程度の強度を確保する
ために・好ましくは、０．０５％以上の含有量とされる
。

Ｓｉ：２．５％以下Ｓｉは脱酸剤として有効な元素であり、銅塊の表面欠陥
の発生を防止するのに必要な元素であるが、多量に含有
すると靭性を低下させるので、その上限は２．５％とさ
れる。ただし、かかるＳｉの効果を発揮させるべく、０
．０２％以上の含有量とされることが好ましい。

Ｍｎ：２．０％以下Ｍｎは脱酸剤及び脱硫剤として有効であり、ＭｎＳ等の
硫化物を形成することによってＳによる熱間脆化を防止
する効果がある一方、多量に含有すると鋼の被削性を劣
化させるため、その上限は２．０％とされる。ただし、
かかるＭｎの効果を発揮させるべく、好ましくは、その
下限は０．１０％とされることとなる。

Ｖ　：　０．５％以下Ｎｂ：０．５％以下これらの元素は、炭化物及び炭窒化物を形成し、鋼中に
おいて、それら化合物が微細に析出することにより、鋼
の強度を向上させるのであるが、多量に含まれると熱間
加工性が悪化するため、その上限は、それぞれ、０．５
％とされる。ただし、鋼のある程度の強度を確保すべく
、それぞれ、０．０１％以上含有されることが好ましい
。

Ｂ　：　Ｏ，ＯＯ４０〜０．０２００％Ｎ　：　０．０
０５０〜０．０５００％但し、％Ｎ／％Ｂ　：　０．５
〜４．０これらの元素は、鋼中において、快削性の効果
を奏するＢＮとして析出し、その被削性を向上させるの
である。しかも、かかるＢＮは微細に析出するので、機
械的性質（強度）を低下させることがないのである。そ
して、その効果を充分に奏せしめるためには、Ｂを０、
００４０％以上、Ｎを０．００５０％以上添加せしめる
必要がある。しかし、Ｂの含有量が０．０２００％を越
えると、熱間加工性が劣化するのであり、Ｎの含有量が
０．０５００％を越えると、鋳造性が悪化してしまうの
である。更に、％Ｎ／％Ｂが０．５未満となれば熱間加
工性が劣化し、４．０を越えれば鋳造性が悪化してしま
うのである。

０：Ｏ，０Ｏ１５％以下０はＢと酸化物を形成し、ＢＮの形成を阻害するため、
その含有量は出来るだけ少なく、０．００１５％以下と
されるのである。

Ｔｉ＋Ｚｒ＋ＲＥＭ：０．０１％以下これらの元素はＮと窒化物を形成し、ＢＮの形成を阻害
するため、それらの総量の上限は０．０１％とされる。

なお、ＲＥＶは、原子番号５７のＬａから原子番号７１
のＬｕまでの元素の１種または２種以上を指すものであ
る。

Ｎｉ：５．０％以下Ｃｒ：５．０％以下Ｍｏ：３．０％以下これらの元素は、強度の向上に効果的な元素であるが、
それらの元素のそれぞれの上限値を越える添加では、被
削性が低下してしまうのである。ただし、これらの元素
の効果を良好に発揮させるため、好ましくは、それぞれ
、０．３％以上、０．１％以上、０．０５％以上におい
て添加されることとなる。

Ｓ　：　０．４０％以下Ｓｅ：０．４０％以下Ｔｅ：Ｑ、ｌＱ％以下Ｐｂ：０．４０％以下Ｂｉ：Ｑ、４９％以下Ｃａ：０．１０％以下これらの元素は、被削性の向上に効果的な元素であるが
、それらの元素のそれぞれの上限値を越える添加では、
強度や熱間加工性が悪化してしまうのである。ただし、
これらの元素の効果を良好に発揮させるため、好ましく
は、それぞれ、Ｓは０．０１％以上、Ｓｅは０．０１％
以上、Ｔｅは０．００５％以上、ｐｂは０．０１％以上
、Ｂｉは０．０１％以上、Ｃａはｏ、ｏｏｏｓ％以上に
おいて添加されることとなる。

（実施例）以下、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に具
体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよう
な実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもので
ないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない躍り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが、理解されるべき
である。

先ず、下記第１表に示される合金成分からなる組成（残
部はＦｅ及び不可避的不純物である）の鋳鋼を、２　ｔ
ｏｎアーク炉で溶融し、精錬炉で精錬した後、１．３ト
ンのインゴットとし、次いで、このインゴットを圧延し
て、直径５０＋ａｓ＋の棒材と成し、空冷した。そして
、この得られた鋼について、それぞれ、切削試験及び引
張試験を行なった。なお、隘１〜１８は、本発明に従う
鋳鋼であり、更に、Ａ−Ｆは、それぞれの本発明鋼に対
応する引張強さを有するように調整された比較鋼である
。

ところで、切削試験としては、各々の鋼に対して、超硬
工具によ、る旋削を行ない、工具の逃げ面摩耗が０．２
ｍｍとなる切削時間を求めた。そして、それらの値を、
比較鋼Ｂを基準（１，０）として換算し、それぞれ工具
寿命比として比較した。また、強度を測定するための引
張試験は、前記５０ｍｍφ圧延材の表層付近より、ＪＩ
Ｓ４号引張試験片を採取し、それぞれに対して試験を行
なった。

得られた結果を、下記第２表に示す。

第　　２　　表かかる第１表と第２表との対比から明らかなように、本
発明鋼１と比較鋼Ａとは、６０　ｋｇ　ｆ　７ｍｍ”級
の引張強さに調整されたものであり、また本発明ｔｌｉ
ｉ１２．　３．　４と比較鋼Ｂ、Ｃ，Ｄとは、７０ｋｇ
ｆ／ｍｍ”級の引張強さに、そしてまた、本発明鋼５と
比較鋼Ｅとは、８０　ｋｇ　ｆ　７ｍｍ”級の引張強さ
に、それぞれ言周整されたものである。

そして、発明鋼６〜８は、発明鋼５と同じ炭素レベル（
略同強度）および合金成分の鋼に対して強度向上元素を
加えたものであり、発明鋼９〜１５は、発明鋼２と、ま
た比較鋼Ｆは、比較ｆｊＪ４Ｂと同じ炭素レベルおよび
合金成分の鋼に対して快削性元素が加えられ、且つ、そ
れぞれ、発明鋼２及び比較ｗ４Ｂと同レベルの強度とさ
れたものである。

更に、発明鋼１６〜１８は、発明ｆａ６〜８と同じ炭素
レベルおよび合金成分の鋼に対して、それぞれ更に快削
性元素が加えられ、且つ発明鋼６〜８と同レベルの強度
とされたものである。

第２表に示される工具寿命比及び引張強さの値から、比
較ＭＡ−Ｅに比べて、発明鋼１〜５にあっては、引張強
さ、つまり強度の低下を伴うことなく、工具寿命比、つ
まり被削性が著しく向上されているのである。また、発
明鋼５に比べて発明鋼６〜８にあっては、強度向上元素
が添加されて、強度が有利に向上されていると共に、良
好な被削性をも確保されているのである。更に、発明鋼
２に比べて発明鋼９〜１５にあっては、快削性元素が添
加されて、被削性が有利に向上されていると共に、強度
も良好に確保されているのである。そして、発明鋼６〜
８に比べて発明鋼１６〜１８は、強度向上元素及び快削
性元素の添加により、更に良好な強度及び被削性を示し
たのである。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明に従う非調質鋼
は、ＢとＮを含有させ、快削性に優れた効果を発揮する
微細なりＮを析出させる一方、Ｂと酸化物を形成してＢ
Ｎの析出を阻害する酸素、および窒化物形成傾向の強い
Ｔｉ、Ｚｒ、ＲＥＭを極限まで低減することにより、安
定して、微細なりＮ介在物を析出させることが出来たの
であり、それ故、非調質快削鋼の機械的性質を劣化させ
ることなく、被削性を著しく向上させることが出来たの
であって、そこに、本発明の大きな工業的意義が存する
のである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量基準で、０．６０％までの炭素、２．５％ま
でのケイ素、２．０％までのマンガンをそれぞれ含み、
且つ０．５％までのバナジウム及び０．５％までのニオ
ブのうちの１種または２種を含むと共に、更に、０．０
０４０〜０．０２００％のホウ素と０．００５０〜０．
０５００％の窒素を、％Ｎ／％Ｂが０．５〜４．０とな
るように含み、また酸素を０．００１５％以下、チタン
、ジルコニウム、希土類元素を総量で０．０１％以下含
むことを特徴とする被削性に優れた非調質快削鋼。
（２）重量基準で、５．０％までのニッケル、５．０％
までのクロム、３．０％までのモリブデンのうちの１種
または２種以上を、更に含有する請求項（１）記載の非
調質快削鋼。
（３）重量基準で、０．４０％までの硫黄、０．４０％
までのセレン、０．１０％までのテルル、０．４０％ま
での鉛、０．４０％までのビスマス、０．０１％までの
カルシウムのうちの１種または２種以上を、更に含有す
る請求項（１）または（２）記載の非調質快削鋼。