JPH0288748A - 被削性の優れた機械構造用鋼 - Google Patents

被削性の優れた機械構造用鋼

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JPH0288748A
JPH0288748A JP24126588A JP24126588A JPH0288748A JP H0288748 A JPH0288748 A JP H0288748A JP 24126588 A JP24126588 A JP 24126588A JP 24126588 A JP24126588 A JP 24126588A JP H0288748 A JPH0288748 A JP H0288748A
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JP
Japan
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less
steel
machinability
excellent machinability
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Pending
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JP24126588A
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English (en)
Inventor
Tetsuyuki Ishizaki
石崎 哲行
Tetsuo Shiragami
哲夫 白神
Kazuaki Matsumoto
和明 松本
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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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、調質することなく引張り強度が70kg f
 /−以上を有する被削性の優れた機械構造用鋼に関す
るものである。
[従来技術] 機械部品の製造における最終的な工程として切削作業は
不可欠である。しかし、切削工程における省コスト、省
力化、生産性の向上から、より高速で切削できる材料が
望まれている。従来、引張り強度が70kgf/−を超
えるような機械部品には、0.3〜0.6%Cを含む機
械構造用鋼に焼入れ、焼きもどしの熱処理を施したもの
が用いられている。このような材料の切削においては、
鋼中に析出したセメンタイトが工具の摩耗を促進するた
め、切削速度の高速化の妨げとなっている。
従って、このような組織を何らかの方法で改善すること
が望ましい。「鉄と鋼 68 (1982)A81」で
は、フェライト中にマルテンサイトが分布する組織が提
案され、切りくず処理性が主に改善されている。しかし
、この方法ではマルテンサイト量の制御が熱処理で行わ
れており、しがもその温度管理、保持時間管理が面倒で
ある。
また、熱処理を必要としないものとして、C量が0.0
2〜0.05%の低Cベイナイト組織を有した鋼が特開
昭63−111160号公報に開示されている。従来の
焼入れ、焼きもどし鋼に比べて良好な被削性を持ってい
るものの、被削性に対する要求は際限無く、さらに被削
性の優れた鋼が求められている。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、以上のような従来の問題を解決するために、
考え出された機械構造用鋼で、熱間圧延あるいは熱間鍛
造のまま、または場合によっては焼きならしのままで調
質することなく、セメンタイトの析出を抑えた高速切削
における被削性の優れな低炭素ベイナイト主体の組織を
有する鋼を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明は以下に述べる成分
組成の機械構造用鋼とする。
(1) 重量%で、 C:0.02%未満、    Si:0.1〜1.0%
、M n : 1.0〜3.5%、  Cr+Mn :
2.0〜5.5%、T i : 0.005〜0.03
%、 B  : 0.0003〜0.003%、Al:
0.01〜0.05%、  N  : 0.006%以
下を含み、残部はFe及び不可避不純物からなる被削性
の優れた機械構造用鋼。
(2) 重量%で、 C:0.02%未満、   Si:0.1〜1.0%、
M n : 1.0〜3.5%、  Cr +M n 
: 2.0〜5.5%、T i : 0.005〜0,
03%、 B  : 0.0003〜0.003%、A
l:0.01〜0.05%、  N  : 0.006
%以下を含み、更に、 Ni:1.0%以下、   Cu:1.0%以下、Mo
:0.5%以下、   Nb:0.05%以下、V  
:0.1%以下、 のうちの1種もしくは2種以上を含み、残部はFe及び
不可避不純物からなる被削性の優れた機械構造用鋼。
(3) 重量%で、 C:0.02%未満、   Si:0.1〜1.0%、
M n : 1.0〜3.5%、  Cr +M n 
: 2.0〜5.5%、T i : 0.005〜0.
03%、 B  : 0.0003〜0.003%、A
l:0.01〜0.05%、  N  : 0.006
%以下=6− を含み、更に、 S  : 0.01〜0.15%、  T e : O
,O1〜0.15%、S e : 0.01〜0.15
%、  P b : 0.04〜0.35%、B i 
: 0.04〜0.35%、  Ca : 0.000
5〜0.01%、のうちの1種もしくは2種以上を含み
、残部はFe及び不可避不純物からなる被削性の優れた
機械構造用鋼。
(4) 重量%で、 C:0.02%未満、   Si:0.1〜1.0%、
M n : 1.0〜3.5%、  Cr + M n
 : 2.0〜5.5%、T i : 0.005〜0
.03%、 B  : 0.0003〜0.003%、
Al:0.01〜0.05%、  N  : 0.00
6%以下を含み、更に、 Ni:1.0%以下、   Cu:1.0%以下、Mo
:0.5%以下、   Nb:0.05%以下、V  
:0.1%以下、 のうちの1種もしくは2種以上を含み、更に、S  :
 0.01〜0.15%、  T e : 0.01〜
0.15%、S e : 0.01〜0.15%、  
P b : 0.04〜0.35%、B i : 0.
04〜0.35%、  Ca : 0.0005〜0.
01%、のうちの1種もしくは2種以上を含み、残部は
Fe及び不可避不純物からなる被削性の優れた機械構造
用鋼。
[作用] この発明に係る機械構造用鋼の化学成分の限定理由につ
いて述べる。
Si: 脱酸に必要な元素であり、同時に強化元素でも
ある。0.1%未満では、十分な脱酸効果が得られない
ので、0.1%以上とした。また1、0%を超えて添加
しても添加効果が飽和するので1.0%を上限とした。
Mn:  C,Crと同様、強度・靭性に大きな影響を
与える元素である。1.00%未満では十分な強度・靭
性が得られないため、1.00%以上とした。3.50
%を越すと靭性を損なう場合があるので、3.50%以
下とした。
Cr:  Mn、Cと同様に強度・靭性を確保するため
に重要な元素である。Cr+Mn量で2.00%未満で
あると強度が不足するため、2.00%以上とした。ま
た、5.50%を超えて添加しても添加効果が飽和する
ので5.50%以下とした。
Ti: 鋼中のNを固定し、Bの持つ焼入れ性向上効果
を確保するために添加する。0.005%未満では、N
を固定する効果が十分でないなめ、0.005%以上と
した。また、0.030%を超えて添加しても効果が飽
和すること、および過剰のTiNの生成により被削性、
疲労特性、靭性を損なうことがあるため、0.030%
以下とした。
B : 焼入れ性を向上させるために添加する。0.0
003%未満ではこの効果が少ないなめに、これを0.
0003%以上とした。また、0.0030%を超えて
添加しても効果が飽和するため、0.0030%以下と
した。
Al二 強力な脱酸効果を持つため添加する。
0.01%未満ではこの効果が認められなくなるので、
0.01%以上とした。0.05%を越して添加しても
、効果が飽和するので0.05%5% 以上した。
”N:  0.0060%を越すとNを固定させるため
に必要なTiの量が多くなり、大量のTiNの存在によ
り被削性、疲労特性、靭性が低下することがあるため、
0.0060%以下とした。
C: 本発明鋼の組織を被削性に優れたベイナイト組織
にするための基本的添加元素である。第1図は、被削性
に及ぼす炭素量の影響について示した図である。これは
重量%で、Si:0.10〜1.00%、Mn + 0
.60〜3.50%、Cr+Mn : 2.50−5.
50%、Ti :0.001〜0.030%、B:0.
001〜0.030%、At :0.01〜0.05%
、N:0.0060%以下を含む基本成分系にCを0.
005%から0.15%まで調整した鋼を供試材として
用いて、AC3変態点以上に加熱後、熱間圧延し放冷し
て試験片を採取し、そして被削性を調査した結果である
。全てベイナイト組織の試料で、同一引張り強度(75
±1 kg f / tm& )に調整して行った。炭
素レベルを0.02%未満とすることによリ、優れた被
削性を得られることが分かる。従って、本発明では炭素
量を0.02%未満とした。
なお、図中の被削性指数は、焼入れ焼きもどし材(炭素
量0145%、引張り強度75kgf/mnTである第
1表の第22鋼)を基準としたとき、同一時間の工具寿
命が得られる切削速度の比で示している。
Ni、Cu、Mo、Nb、V  :  強化元素であり
、必要に応じて一種または二種以上を添加してもよいが
、添加の効果が飽和するので、Niは1%以下、Cuは
1%以下、Moは0.5%以下とするのが好ましい。N
b、Vについては、靭性を確保する点からそれぞれ0.
05%以下、0.10%以下とするのが好ましい。
s、pb  :  中・低速での被削性も対象になる場
合には、有効な被削性を保証するために、少なくとも一
種を添加するのが好ましい。Sは0.01〜0.15%
とするのが望ましい。
0.01%未満では効果が少なく、0.15%を越える
と靭性を低下させる。pbは0.04〜0.35%とす
るのが望ましい。0.04%未満では効果が少なく、0
.35%を超えると添加効果が飽和する。また、Sにつ
いてはその一部または総てをTe、Seの一種または二
種と置き換えてもよく、pbについてはその一部または
総てをBiと置き換えてもよい。
Ca: 高速における被削性をさらに向上させる元素で
あり、その有効性から0.0005〜0.01%とする
のが好ましい。
0 : 本発明の必要要件ではないが、o、ooio%
以下にすることにより更に被削性及び疲労特性を向上す
ることができる元素である。
本発明鋼は熱間圧延もしくは熱間鍛造のまま、または場
合によっては焼きならしのままでもベイナイト組織を主
体とする微視的組織を有する被削性の優れた機械構造用
鋼が得られる。すなわち、低炭素ベイナイト組織として
、被削性に有害なセメンタイトの析出を抑えることによ
り、被削性を向上させることができる。なお、本発明鋼
の組織はベイナイトを主体とするが、フェライト、マル
テンサイトまたは残留オーステナイトの一種または二種
以上との混合組織でもよい。
[発明の実施例] (実施例) 実施例で本発明の効果を具体的に述べる。第1表に示す
化学成分からなる鋼、すなわち鋼Na 1〜Na 20
は本発明鋼、鋼No、21〜N0.28は比較鋼である
鋼No、 1〜No、 5 、No、 7〜N[L 2
0 、及び鋼NIL25〜N[L28は、鋼片をAC3
変態点以上に加熱し、30mm’φの丸鋼に圧延しその
まま放冷したものである。
また、鋼NL6は30mmφに圧延後、950℃、60
分で焼きならしたものである。鋼Na 1〜N[L20
、及び鋼N[L25〜N[L28は、いずれもベイナイ
ト組織である。鋼NQ、21〜N[1,23は、30m
mφの丸鋼を850℃で焼入れし650℃で焼きもどし
したもので、焼きもどしマルテンサイト組織である。鋼
N0.24は30mmφの丸鋼を850℃で加熱後70
0℃で保持し焼入れし、300℃で焼きもどししたもの
でマルテンサイトがフェライト中に分布する組織である
上述の方法で処理した30mmφの丸鋼の供試体を超硬
工具を用いて旋削したときの被削性指数と被剛材の強度
を第1表に示す。被削性指数とは、同一時間の工具寿命
で得られる切削速度を比較鋼N[L 22を基準とした
ときの比で示したものである。
本発明鋼は同一引張り強度レベルにおいて、比較鋼Na
21.22.23.24.27および28に比べて、優
れた被削性を有していることが分かる。また、比較鋼N
a25および26については被削性は、良好であるもの
の、強度は不十分となっている。0を0.0010%以
下とした鋼Nα20は、同一引張り強度レベルの鋼N[
L 3と比べ、被削性に優れている。また、鋼N[Ll
は同一引張り強度レベルの特開昭63−111160号
公報に記載された鋼N[L28に比べて被削性に優れて
いる。
[発明の効果] 以上のとおり、本発明によれば、低炭素ベイナイト組織
を主体とする被削性の良好な機械構造用鋼が得られる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、Cを0.005%から0.15%までに調整
した鋼のC含有量と被削性指数の関係を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、 C:0.02%未満、Si:0.1〜1.0%、Mn:
    1.0〜3.5%、Cr+Mn:2.0〜5.5%、T
    i:0.005〜0.03%、B:0.0003〜0.
    003%、Al:0.01〜0.05%、N:0.00
    6%以下を含み、残部はFe及び不可避不純物からなる
    被削性の優れた機械構造用鋼。
  2. (2)重量%で、 C:0.02%未満、Si:0.1〜1.0%、Mn:
    1.0〜3.5%、Cr+Mn:2.0〜5.5%、T
    i:0.005〜0.03%、B:0.0003〜0.
    003%、Al:0.01〜0.05%、N:0.00
    6%以下を含み、更に、 Ni:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Mo:0.
    5%以下、Nb:0.05%以下、V:0.1%以下、 のうちの1種もしくは2種以上を含み、残部はFe及び
    不可避不純物からなる被削性の優れた機械構造用鋼。
  3. (3)重量%で、 C:0.02%未満、Si:0.1〜1.0%、Mn:
    1.0〜3.5%、Cr+Mn:2.0〜5.5%、T
    i:0.005〜0.03%、B:0.0003〜0.
    003%、Al:0.01〜0.05%、N:0.00
    6%以下を含み、更に、 S:0.01〜0.15%、Te:0.01〜0.15
    %、Se:0.01〜0.15%、Pb:0.04〜0
    .35%、Bi:0.04〜0.35%、Cd:0.0
    005〜0.01%、のうちの1種もしくは2種以上を
    含み、残部はFe及び不可避不純物からなる被削性の優
    れた機械構造用鋼。
  4. (4)重量%で、 C:0.02%未満、Si:0.1〜1.0%、Mn:
    1.0〜3.5%、Cr+Mn:2.0〜5.5%、T
    i:0.005〜0.03%、B:0.0003〜0.
    003%、Al:0.01〜0.05%、N:0.00
    6%以下を含み、更に、 Ni:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Mo:0.
    5%以下、Nb:0.05%以下、V:0.1%以下、 のうちの1種もしくは2種以上を含み、更に、S:0.
    01〜0.15%、Te:0.01〜0.15%、Se
    :0.01〜0.15%、Pb:0.04〜0.35%
    、Bi:0.04〜0.35%、Ca:0.0005〜
    0.01%、のうちの1種もしくは2種以上を含み、残
    部はFe及び不可避不純物からなる被削性の優れた機械
    構造用鋼。
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