JPH108183A

JPH108183A - 被削性に優れた機械構造用鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH108183A
Application number: JP15857496A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Nishimura; 村司西
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1998-01-13

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳造に際して取鍋やタンディッシュのノズル
閉塞を生じがたく、被削性を向上させることのできる形
態制御された複合介在物を容易に得ることが可能であっ
て、良好なる被削性をばらつきなくそなえた機械構造用
鋼の製造方法を提供する。【解決手段】形態制御された複合介在物を鋼中に含む
ことにより被削性を向上させた機械構造用鋼を製造する
に際し、前記複合介在物を生成する化合物をプリメルト
により別途製造して、前記化合物を機械構造用鋼成分の
溶鋼中に混入させ、鋳造・凝固後に前記形態制御された
複合介在物を鋼中に含む機械構造用鋼を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被削性に優れた機
械構造用鋼を製造するのに好適な機械構造用鋼の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】機械構造用炭素鋼や機械構造用合金鋼な
どの機械構造用鋼は、自動車部品（ボルト，ナット，歯
車，シャフト，ロッド，アームなど）や工作機械部品
（ボルト，ナット，歯車，スプライン，シャフト，シリ
ンダーなど）等々の各種機械構造用部品の素材として著
しく広範囲な用途に使用されている。そして、場合によ
ってはＣ含有量を低目にして機械加工後等に表面硬化処
理を施すようにしたはだ焼用鋼としても大量に使用され
ている。

【０００３】そして、このような機械構造用鋼を素材と
する各種部品（例えば、ねじ，ボルト，ナット，精密機
械部品等）を切削加工によって製作する場合には、機械
的性質のほか被削性にも優れていることが要求され、被
削性向上元素としてＰｂ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｉ等の１
種または２種以上を適宜量含有させた被削性に優れた機
械構造用鋼が使用される場合もある。

【０００４】そして、被削性をより一層向上させるには
これらの被削性向上元素の添加量を多くすることが考え
られるが、これらの被削性向上元素の含有量が多すぎる
と他の性質がむしろ低下したり、より多く含有させよう
とする場合の製造性が低下したりすることから、このよ
うな被削性向上元素の添加量の増大にも限界がある。

【０００５】他方、Ｃａを添加して介在物の形態を制御
することによって機械構造用鋼の被削性を向上させるこ
とも行われる。そして、このＣａ添加による被削性の向
上は、鋼中に含まれる形態制御された酸化物が切削加工
中に工具を被覆することによって工具の摩耗を少なく
し、工具寿命を延長することによって得られるものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＣａ添加による被削性の向上をＳ含有量の多い機械
構造用鋼に適用した場合には、Ｃａの添加がＣａＳの生
成につながることによって、鋳造時において取鍋やダン
ディッシュのノズル閉塞の原因になりやすく、ノズルの
交換頻度が増大して生産性の低下をもたらすことがある
という問題点があった。

【０００７】また、Ｃａを添加するに際して、Ｃａ単体
の添加あるいはＣａ−Ｓｉワイヤーによる添加を行った
場合に、介在物の形成にはＡｌ，Ｓｉ，Ｏ等との間での
成分コントロールも必要であることから、被削性を向上
させることのできるより好ましい介在物の形態を安定し
て得ることが困難であることもあるという問題点があっ
た。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、このような従来の問題点にか
んがみてなされたものであって、Ｓ含有量が多い機械構
造用鋼であってもＣａＳの生成を防止し、鋳造時のノズ
ル閉塞を防止することが可能であると共に、被削性を向
上させることのできる介在物の形態制御を容易かつ確実
に行うことが可能であって、被削性の優れた機械構造用
鋼を得ることができるようにすることを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる被削性に
優れた機械構造用鋼の製造方法は、請求項１に記載して
いるように、形態制御された複合介在物を鋼中に含むこ
とにより被削性を向上させた機械構造用鋼を製造するに
際し、前記複合介在物を生成する化合物をプリメルトに
より別途製造して、前記化合物を機械構造用鋼成分の溶
鋼中に混入させ、鋳造・凝固後に前記形態制御された複
合介在物を鋼中に含む機械構造用鋼を得る構成としたこ
とを特徴としている。

【００１０】そして、本発明に係わる被削性に優れた機
械構造用鋼の製造方法の実施態様においては、請求項２
に記載しているように、複合介在物を生成する化合物は
ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３，
ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２，２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３
・ＳｉＯ_２，ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２のうちか
ら選ばれるものとすることができ、請求項３に記載して
いるように、複合介在物を生成する化合物をプリメルト
により粉末状ないしは粒状に製造して、前記粉末状ない
しは粒状の化合物を機械構造用鋼成分の溶鋼中に混入さ
せるようにすることができ、請求項４に記載しているよ
うに、複合介在物を生成する化合物を機械構造用鋼成分
の溶鋼の精錬末期に当該溶鋼中に混入させるようになす
ことができる。

【００１１】同じく、本発明に係わる被削性に優れた機
械構造用鋼の製造方法は、請求項５に記載しているよう
に、形態制御された複合介在物は融点が１４００〜１６
００℃の複合酸化物であるものとすることができ、請求
項６に記載しているように、形態制御された複合介在物
はゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）お
よびアノールサイト（ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２Ｓｉ
Ｏ_２）のうち少なくとも１種であるものとすることがで
き、請求項７に記載しているように、形態制御された複
合介在物の鋼中含有量を０．０１〜０．０３重量％とす
ることができ、請求項８に記載しているように、被削性
を向上させる複合介在物は、ＭｎＳと２ＣａＯ・Ａｌ_２
Ｏ_３・ＳｉＯ_２および／またはＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２
ＳｉＯ_２との複合形態をなしているものとすることがで
きる。

【００１２】そして、本発明に係わる被削性に優れた機
械構造用鋼の製造方法では、請求項９に記載しているよ
うに、機械構造用鋼が含Ｃｒ系機械構造用鋼であるもの
とすることができ、請求項１０に記載しているように、
機械構造用鋼成分中にＰｂ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｉのう
ちから選ばれる１種または２種以上を合計で０．０２〜
０．５０％含有しているものとすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係わる被削性に優れた機
械構造用鋼の製造方法において、適用される機械構造用
鋼としては、ＪＩＳＧ４０５１のＳＣ材や、ＪＩＳ
Ｇ４１０２のＳＮＣ材や、ＪＩＳＧ４１０３の
ＳＮＣＭ材や、ＪＩＳＧ４１０４のＳＣｒ材や、Ｊ
ＩＳＧ４１０５のＳＣＭ材や、ＪＩＳＧ４１０
６のＳＭｎ，ＳＭｎＣ材や、ＪＩＳＧ４１０７，４
１０８のＳＮＢ材や、ＪＩＳＧ４２０２のＳＡＣＭ材
などがあり、その他適宜の成分を含有させたものにもこ
の発明は適用できる。

【００１４】本発明では、このような機械構造用鋼を溶
製する一方で、これとは別に、機械構造用鋼の被削性を
向上させる複合介在物を生成しうる化合物をプリメルト
により別途製造する。

【００１５】このような複合介在物を生成する化合物と
しては、ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＣａＯ・Ａｌ
_２Ｏ_３，ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２，２ＣａＯ・Ａ
ｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２，ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２
のうちから選ばれる１種または２種以上の酸化物を用い
ることが望ましい。

【００１６】そして、このような化合物は、溶鋼中への
添加が容易に可能であるものとするのがよく、粉末状な
いしは粒状のものとすることが望ましい。

【００１７】そこで、上記溶製した機械構造用鋼成分の
溶鋼中に、とくに望ましくは溶鋼の精錬末期に、粉末状
ないしは粒状等の化合物を吹き込んだのち、インゴット
鋳造法や連続鋳造法によって鋼塊や鋳片を得るように
し、分塊圧延および製品圧延等を経て快削ステンレス条
鋼や快削ステンレス棒鋼などの素材とする。

【００１８】かくして、鋳造・凝固・圧延後の機械構造
用鋼には形態制御された複合介在物が分散していること
となるが、この場合の複合介在物は、切削加工時に工具
面に酸化物として付着被覆されることによって工具寿命
が延長されるように、その融点が１４００〜１６００℃
程度のものであることが望ましく、具体的には、上記形
態制御された複合介在物は、Ｃａ系の形態制御された介
在物として、図１に示されるＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｓｉ
Ｏ_２三元系状態図における領域Ｉのゲーレナイト（２Ｃ
ａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）や、同じく図１の状態図
における領域ＩＩのアノールサイト（ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ
_３・２ＳｉＯ_２）のうち少なくとも１種であるようにす
ることが望ましい。

【００１９】また、このような複合介在物の鋼中含有量
は０．０１〜０．０３重量％の範囲とすることが望まし
く、複合介在物の鋼中含有量が少ないと被削性向上の作
用が少ない傾向となり、多すぎると機械的性質などの他
の性質に悪影響を及ぼす傾向が大となる。

【００２０】さらに、被削性を向上させる複合介在物
は、ＭｎＳと２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２および／
またはＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２との複合形態を
なしているものとすることによって、機械的性質などの
他の性質への影響を少なくしたうえで被削性のより一層
の向上が得られることもある。

【００２１】

【発明の作用】本発明に係わる被削性に優れた機械構造
用鋼の製造方法では、形態制御された複合介在物を鋼中
に含むことにより被削性を向上させた機械構造用鋼を製
造するに際し、前記複合介在物を生成する化合物をプリ
メルトにより別途製造して、前記化合物を機械構造用鋼
成分の溶鋼中に混入させ、鋳造・凝固後に前記形態制御
された複合介在物を鋼中に含む機械構造用鋼を得るよう
にしたから、鋳造・凝固後の機械構造用鋼中には形態制
御されたゲーレナイトやアノールサイトなどからなる複
合介在物が存在しているので、被削性が向上した機械構
造用鋼となる。

【００２２】そして、本発明方法では、機械構造用鋼成
分の溶鋼中にＣａを単独でないしはＣａ−Ｓｉ等の形で
添加するものではないので、機械構造用鋼中にＳが含有
されている場合にＣａＳが生成されて取鍋やタンディッ
シュ等のノズル閉塞を伴う従来みられた不具合がなく、
また、Ｃａ添加した場合に所望の形態制御された複合介
在物を得ることが困難であった従来法に比べて、本発明
では別途製造した複合介在物生成用の化合物を機械構造
用鋼成分の溶鋼中に混入するようにしているので、鋳造
・凝固後には所望の形態制御された複合介在物が鋼中に
確実に存在することとなって、被削性の優れた機械構造
用鋼が得られることとなる。

【００２３】また、機械構造用鋼成分中にＰｂ，Ｓ，Ｓ
ｅ，Ｔｅ，Ｂｉのうちから選ばれる１種または２種以上
を合計で０．０２〜０．５０％含有しているものとする
ことによって、機械的特性を低下させることなく被削性
のより一層の向上をはかることができる。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例では、表１中のＮｏ．１〜１
０に示す機械構造用鋼成分の溶鋼を溶製すると共に、Ｃ
ａ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｏ含有量の調整により別途プリメルト
で複合介在物生成用の化合物であるＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３
およびＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２パウダーを製造
し、このパウダーを機械構造用鋼成分の溶鋼中に混入さ
せ、鋳造後に分塊圧延および製品圧延を行って、同じく
表１に示す２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２および／ま
たはＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２含有量とした本発
明実施例の機械構造用棒鋼を製造した。

【００２５】

【表１】

【００２６】一方、本発明の比較例では、酸化物系介在
物の形態を制御するためのＣａ添加はＣａ−Ｓｉワイヤ
を用いて表２中のＮｏ．１〜１０に示す機械構造用鋼成
分の溶鋼を溶製したのち鋳造し、鋳造後に分塊圧延およ
び製品圧延を行って本発明比較例の機械構造用棒鋼を製
造した。

【００２７】

【表２】

【００２８】次いで、前記各機械構造用棒鋼に対して表
３に示す条件による被削性評価試験を行った。この結果
を表４に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】

【表４】

【００３１】表４に示すように、本発明実施例では、別
途プリメルトによって製造した複合介在物生成用の化合
物を溶鋼中に混入して、鋳造・凝固後には鋼中に形態制
御された複合介在物が分散されているようにしているの
で、被削性が良好であると共に、被削性のばらつきもか
なり少ない機械構造用鋼となっていた。

【００３２】これに対して比較例では、機械構造用鋼の
溶製中にＣａをＣａ−Ｓｉとして添加することによって
形態制御された複合介在物が生成されるようにしている
ので、所望の複合介在物が生成されがたい場合もあるこ
とから、被削性がやや劣ったり被削性により大きなばら
つきを生じたりするものとなっていた。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係わる被削性に優れた機械構造
用鋼の製造方法では、形態制御された複合介在物を鋼中
に含むことにより被削性を向上させた機械構造用鋼を製
造するに際し、前記複合介在物を生成する化合物をプリ
メルトにより別途製造して、前記化合物を機械構造用鋼
成分の溶鋼中に混入させ、鋳造・凝固後に前記形態制御
された複合介在物を鋼中に含む機械構造用鋼を得るよう
にしたから、鋳造・凝固後の機械構造用鋼中には形態制
御されたゲーレナイトやアノールサイトなどからなる複
合介在物が存在・分散しているので、被削性の著しく向
上した機械構造用鋼を製造することが可能であるという
顕著な効果がもたらされる。

【００３４】そして、本発明方法では、機械構造用鋼成
分の溶鋼中にＣａを単独でないしはＣａ−Ｓｉ等の形で
添加するものではないので、機械構造用鋼中にＳが含有
されている場合にＣａＳが生成されて取鍋やタンディッ
シュ等のノズル閉塞を伴う不具合がなく、また、Ｃａ添
加した場合に所望の形態制御された複合介在物を得るこ
とが困難であった従来法に比べて、本発明では別途製造
した複合介在物生成用の化合物を機械構造用鋼成分の溶
鋼中に混入するようにしているので、所望の形態制御さ
れた複合介在物が鋼中に確実に含まれたものとなること
となって、被削性の優れた機械構造用鋼を被削性のばら
つきなく安定して得ることが可能であるという顕著な効
果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】複合介在物であるゲーレナイトおよびアノール
サイトが形成される領域を示すＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｓ
ｉＯ_２三元系状態図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形態制御された複合介在物を鋼中に含む
ことにより被削性を向上させた機械構造用鋼を製造する
に際し、前記複合介在物を生成する化合物をプリメルト
により別途製造して、前記化合物を機械構造用鋼成分の
溶鋼中に混入させ、鋳造・凝固後に前記形態制御された
複合介在物を鋼中に含む機械構造用鋼を得ることを特徴
とする被削性に優れた機械構造用鋼の製造方法。
【請求項２】複合介在物を生成する化合物はＣａＯ，
Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３，ＣａＯ・
Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２，２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ
_２，ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２のうちから選ばれ
る請求項１に記載の被削性に優れた機械構造用鋼の製造
方法。
【請求項３】複合介在物を生成する化合物をプリメル
トにより粉末状ないしは粒状に製造して、前記粉末状な
いしは粒状の化合物を機械構造用鋼成分の溶鋼中に混入
させる請求項１または２に記載の被削性に優れた機械構
造用鋼の製造方法。
【請求項４】複合介在物を生成する化合物を機械構造
用鋼成分の溶鋼の精錬末期に当該溶鋼中に混入させる請
求項１ないし３のいずれかに記載の被削性に優れた機械
構造用鋼の製造方法。
【請求項５】形態制御された複合介在物は融点が１４
００〜１６００℃の複合酸化物である請求項１ないし４
のいずれかに記載の被削性に優れた機械構造用鋼の製造
方法。
【請求項６】形態制御された複合介在物はゲーレナイ
ト（２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）およびアノール
サイト（ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）のうち少な
くとも１種である請求項１ないし５のいずれかに記載の
被削性に優れた機械構造用鋼の製造方法。
【請求項７】形態制御された複合介在物の鋼中含有量
を０．０１〜０．０３重量％とする請求項１ないし６の
いずれかに記載の被削性に優れた機械構造用鋼の製造方
法。
【請求項８】被削性を向上させる複合介在物は、Ｍｎ
Ｓと２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２および／またはＣ
ａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２との複合形態をなしてい
る請求項１ないし７のいずれかに記載の被削性に優れた
機械構造用鋼の製造方法。
【請求項９】機械構造用鋼は含Ｃｒ系の機械構造用鋼
である請求項１ないし８のいずれかに記載の被削性に優
れた機械構造用鋼の製造方法。
【請求項１０】機械構造用鋼成分中にＰｂ，Ｓ，Ｓ
ｅ，Ｔｅ，Ｂｉのうちから選ばれる１種または２種以上
を合計で０．０２〜０．５０％含有している請求項１な
いし８のいずれかに記載の被削性に優れた機械構造用鋼
の製造方法。