JPH02213446A

JPH02213446A - 機械切削用軟鋼と、その製造方法

Info

Publication number: JPH02213446A
Application number: JP1313064A
Authority: JP
Inventors: Gilles Pierson; ジル　ピエルソン; Louis Payraudeau; ルイ　ペイロドー; Jean Bellot; ジャン　ベロ
Original assignee: UNIMETALL SA
Current assignee: UNIMETALL SA
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1990-08-24
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: FR2639960A1; US4978499A; DE68908535T2; DE68908535D1; KR900010038A; JPH068481B2; ATE93278T1; CA2004294A1; CA2004294C; ES2044186T3; KR930010326B1; EP0371840A1; EP0371840B1; FR2639960B1

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】産業上の利用分野本発明は、切削特性が改良された機械切削用軟鋼に関係
するものである。

従来の技術機械切削用鋼は旋盤のような高速切削工具を備えた機械
を用いて種々の部品に加工される。この種の鋼に要求さ
れる主要な特性の一つは切削工具の摩耗を可能な限り最
小にすることである。すなわち、摩耗が少なければ切削
速度を高速にでき、機械の生産性が高くなり、切削工具
の寿命も長くなる。

一般に、機械切削用鋼の組成は、切削工具の摩耗を抑制
し、特に切屑の分割を容易にして切削効率を向上させる
役目をする硫化マンガンを鋼中に一多量に含有するよう
に選択されている。従って、機械切削用鋼は、硫黄含有
量が高１０．１〜０６３重量％以上、以下％は全で重量
％である〉、マンガン含有量も高い（１，５％以上）。

特に高い切削性が要求されるときには、例えばフランス
国家規格Ｎ　Ｆ　−Ａ−３５５６１の５２５０．５２５
０Ｐｂ　、　３３００またはＳ　３００Ｐｂグレードの
中から選択した機械切削用軟鋼を使用することができる
。

これらのグレードの特徴は下記の点にある：（１）切削
工具を劣化させる硬いシリカの含臭物ができないように
するために、シリコンの含有量が非常に低い（０，０５
％以下、好ましくは、０．０２％以下）（２）必要に応じて、切削中に硫化マンガンの含臭物の
潤滑効果を増加させるだにかなりの量（０，２０〜０．
３０％）の金属鉛が添加されている。

しかし、この鉛の添加が重大な欠点となる。すなわち、
先ず第１に、鋼浴中に十分−様に鉛を添加・溶解させる
ことが困難である。すなわち、鉛は密度が大きいため、
冶金容器の底にたまり易い。

しかも、鉛の沸点が低いため、鉛を液体金属中に導入し
た際に、毒性の強い鉛の酸化物のフユーム（煙）が発生
するので、作業員を保護するために金属処理部にフ二−
ムの補集システムを設け、装置の運転に従事する作業員
の医学的管理を行わなければならない。

従って、製造面で上記欠点のある鉛を他の材料に代え、
しかも、切削特性が上記種類の鋼と同じ材料を開発する
ことが強く要望されている。

鉛をビスマスのような元素で置き換えることはできるか
もしれないが、コストが高いので、大量生産用の機械切
削用鋼としては使用できない。

発明が解決しようとする課題本発明の目的は、鉛元素の添加の必要性がなく、しかも
切削性能が少なくとも鉛を添加した５２５０ＰＩよびＳ
　３００Ｐｂ型のグレードと等しい機械切削用軟鋼を提
供することにある。

課題を解決するための手段本発明の対象は、（１）組成が、重量％でＣ５０，２５％、Ｍｎ＝０．８
〜１．５％、Ｐ≦０．１％、Ｓ　＝０．１５〜０．４０
％、Ｓｉ　＝０．０５〜０６４０％であり、（２）金属加工後に、平均組成が重量％で、Ｓｉｎ２：
３５〜４５％、＾１．０３：１０〜２０％、ＣａＯ：１
５〜２５％、ＭｎＯ：１０〜２０％である可塑性のある
酸化物の層によって硫化マンガンの含臭物が取り囲まれ
ていることを特徴とする機械切削用軟鋼にある。

上記炭素の含有率は０．１６％以下、さらに好ましくは
０．０９％以下が有利であり、これは機械切削用軟鋼の
成分として最も普通に受は入れられている。

また、カルシウムを５〜５０ｐｐｍの濃度でおよび／ま
たはテルルを５〜２００ｐｐｍの濃度で含むこともでき
る。

本発明はさらに、上記機械切削用鋼を溶融状態で製造す
る方法にも関し、本発明の方法は、金属浴にシリコンお
よびマンガンを添加した後に、該金属浴を、重量％がＣ
ａＯ：　２０〜５５％、ＳｉＯ２：　　３５〜６５％、
Ａｌ２Ｏ３’　　１５〜４０％であり、（ＣａＯ％）／
（ＳｉＯ２％）が約１である組成のスラグの存在下で撹
拌することを特徴としている。

上記の所望組成の酸化物を得易（するために、シリコン
を添加する前に、鋼１トン当り０．１〜０．３ｋｇのア
ルミニウムを添加することもできる。

本発明は、鉛または鉛と同様な機能を有する高価または
毒性のある元素を溶融金属に添加せずに高い切削特性を
有する機械切削用軟鋼を製造できるということは理解で
きよう。この金属を金属加工（仕上げ加工、ｃｏｒｒｏ
ｙａｇｅ）すると、硫化マンガンの含裏物が、平均組成
が所定範囲内にある上記酸化物からなる可塑性の高い層
によって覆われる。

この範囲は、ＣａＯ−３ｉＯ□−＾１２０．の３元図の
可塑性領域に対応し、ＭｎＯ酸化物はＣａＯ酸化物と同
様である。

本発明の軟鋼は、重量組成図上、従来から使用されてい
る（フランス国家規格ＮＦ−Ａ　−３５５６１に規定の
）機械切削用軟鋼５２５０および５３５０とは、かなり
の量のシリコンが存在する点において異なっている。既
に述べたように、シリコン（−船釣には、アルミニウム
のような強還元剤）は、金属中に溶解している酸素を捕
捉して硬い含裏物を形成する。こうした硬い含裏物が機
械切削用鋼中に多量に存在することは有害である。その
ため、通常の機械切削用鋼の規格では、シリコン濃度を
非常に７低く規定している。

本発明者等は、こうした一般に受は入れられ且つ規格に
定められている考え方とは逆に、所定の条件下では、か
なり多量のシリコンを機械切削用鋼中に存在させても、
高切削特性に悪影響を与えない製品を実際に得ることが
できるということを見出したものである。用途によって
は、本発明によるシリコンを含む新グレードは、鉛を多
く含む従来のグレードと同じ、あるいは、それよりも高
い性能を示す。

金属中へのシリコンの添加は下記のことが可能な製造方
法で行われなければならない：（ａ）　　液体金属中に
シリコンを導入する際に、大きな含裏物、特に純粋なシ
リカの含裏物ができないこと、（ｂ）残った酸化含裏物を可塑性のある含真物に変換さ
せること（金属の凝固およびその後の仕上げ加工時での
この含裏物の挙動は、鉛を含んだ機械切削用鋼の鉛の挙
動と同様である）必要な場合には、硫化物の加熱変形を
制限するために、テルルを５〜２００ｐｐｍ添加するこ
ともできる。こうすることによって、仕上げ加工後に、
硫化物が過度に細長い形状に変形して、金属の機械的特
性に異方性が生じるのを防ぐことができる。

なお、この作用はカルシウムでも行うことができるが、
この元素は、上記酸化物の含臭物中のＣａＯ濃度が高く
なり過ぎて、変形特性が悪くならないようにするために
、所定の制限された量しか添加してはならない。

実施例上記グレードの鋼は以下の方法で製造できる。

すなわち、上記の好ましい組成の金属を得るのに必要な
シリコン、炭素、マンガン、硫黄の添加、必要に応じて
さらにテルルの添加は、冶金容器、例えば処理用取鍋に
金属を注ぐ際に行う。さらに、ＣａＯ：　２０〜５５％
、Ｓｉ　０２’　　３５〜６５％、＾１２０３：１５〜
４０％の組成のスラグを得るのに必要な石灰、珪灰石お
よびアルミナのような鉱物原料を添加する。

このスラグ中の塩基度を表すＣａＯおよびＳｉＯａの含
有率の比は約１であるのが好ましい。できるだけ規格化
した添加によって上記スラグ組成を得るようにするため
には、主冶金炉（転炉または電気炉）からのスラグが少
量しか上記取鍋に入らないように、処理用取鍋中に金属
を注ぐのが好ましい。

これは、炉にスラグを保持する公知の装置を用いるか、
取鍋から取鍋へ金属を移すことによって行うことができ
る。次いで、金属の脱酸素中に形成される純粋シリカの
含裏物をできるだけ除去するために、液体鋼を処理用取
鍋中で十分な時間（３０分またはそれ以上）撹拌する。

また、この撹拌によって液体金属をスラグと熱力学的に
平衡させて、残留する酸化含臭物が上記の所望組成とな
るようにすることができる。この撹拌は公知の手段、ガ
スの吹き込みまたは金属に電磁場をかける等によって行
われる。製造の間、金属およびスラグの組成をモニタし
、必要に応じて補正をする。

この金属の還元の一部は、シリコンを添加する前に、液
体金属１トン当り０．１〜０．３ｋｇの割合でアルミニ
ウムを添加して行うことができる。これによって、この
段階で生じる純粋シリカの含臭物の量を減らすことがで
き、酸化物を所定の組成にすることが容易になる。

カルシウムの添加で所望組成の酸化物含臭物がより簡単
に得られることが分かっている場合、または硫化物の可
塑性を制限したい場合には、カルシウムを製造工程の最
後に近いところで行われなければならない。好ましくは
、カルシウムの粉末を吹き込むか、カルシウムを収容し
たワイヤを送り込む。一般に、添加されるカルシウムの
量は鋼１トン当り１５０ｇである。

次いで、従来の機械切削用鋼と同じ条件で金属をインゴ
ットに鋳造するか、連続鋳造する。変形加工に直ちに使
用可能な製品を得るための圧延加工および最終的な冶金
処理作業も同様である。

本発明の機械切削用軟鋼を切削加工した場合の高速度鋼
工具の寿命の一例は切削速度１５０ｍ／分で６０分であ
る。この場合の軟鋼組成はＣが０．１％、１１ｎが０．
９７％、Ｐが０．０６％、Ｓが０．３０％、Ｓｉが０．
１７％、Ｔｅが７０ｐｐｍＸＣａが９ｐｐｍで、鉛は含
んでいない。この結果は、鉛に富む機械切削用軟鋼５３
００Ｐｂを加工した場合の結果と同じである。

また、切削速度が２００ｆｆｌ／分以上の場合には、同
じ工具寿命の炭化物工具Ｐ３０で、本発明の上記組成の
鋼を加工した場合には、３３００　Ｐｂ鋼を加工した場
合に比べて切削速度を３倍にすることができる。

なお、本発明の範囲を逸脱しない限り、得られた含臭物
の可塑性を阻害しない範囲で、上記以外の元素を特許請
求の範囲に記載のものに添加することができるというこ
とは明らかである。また、本発明のシリコンの添加およ
び可塑性酸化物の含真物の形成を鉛の添加の代わりに行
うだけでなく、鉛の添加と同時に行うこともできる。こ
の場合には鉛の添加量を通常使用されている量よりも減
らすことができる。

また、溶融金属の製造、鋳造および金属の最初の変形方
法として、上記以外の方法を用いることもできる。例え
ば、金属中に溶存したガスの含有量を減少させるために
上記製造操作を真空下で行うことができる。必須の要件
は、元素の添加方法と製法の違いによって金属の上記の
重量組成が得られなくなったり、発明による含臭物の特
性が得られなくなったりしないということである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記特徴を有する機械切削用軟鋼：（ａ）組成が重量％で、Ｃ≦０．２５％、Ｍｎ＝０．８
〜１．５％、Ｐ≦０．１％、Ｓ＝０．１５〜０．４０％
、Ｓｉ＝０．０５〜０．４０％であり、（ｂ）硫化マンガンの含■物が、金属加工後に、平均組
成が重量％で、ＳｉＯ＿２：３５〜４５％、Ａｌ＿２Ｏ
＿３：１０〜２０％、ＣａＯ：１５〜２５％、ＭｎＯ：
１０〜２０％である可塑性のある酸化物の層によって取
り囲まれている。
（２）炭素の重量組成が約０．１６％以下であることを
特徴とする請求項１に記載の機械切削用軟鋼。
（３）カルシウムの含有量が約５〜５０ｐｐｍであるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の機械切削用軟
鋼。
（４）テルルの含有量が約５〜２００ｐｐｍであること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の機械
切削用軟鋼。
（５）鉛の含有量が約０．０５〜０．３０％であること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の機械
切削用軟鋼。
（６）炭素の含有量が約０．０９重量％以下であること
を特徴とする請求項１、３、４および５のいずれか一項
に記載の機械切削用軟鋼。
（７）下記の点を特徴とする請求項１〜６のいずれか一
項に記載の重量組成を有する機械切削用軟鋼を液体状態
で製造する方法：（ａ）金属浴にシリコンおよびマンガンを添加し、（ｂ）冶金容器中で下記の重量組成％：ＣａＯ：２０〜５５％、ＳｉＯ＿２：３５〜６５％、Ａ
ｌ＿２Ｏ＿３：１５〜４０％：、（ＣａＯ％）／（Ｓｉ
Ｏ＿２％）は約１、を有するスラグの存在下で液体金属を撹拌する。
（８）金属浴へシリコンを添加する前に、鋼１トン当り
０．１〜０．３ｋｇのアルミニウムを添加することを特
徴とする請求項７に記載の方法。