CN101275208A - 可被高速切削的奥氏体不锈钢 - Google Patents

可被高速切削的奥氏体不锈钢 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可被高速切削的奥氏体不锈钢，其含有0.500重量％或更低的C；0.01重量％至5.00重量％的Si；0.01重量％至10.00重量％的Mn；5.00重量％至25.00重量％的Ni；7.50重量％至30.00重量％的Cr；0.300重量％或更低的N；大于0.0100重量％但小于或等于0.1000重量％的O；0.0020重量％至0.1000重量％的B；0.300重量％或更低的Al；以及余量为铁和不可避免的杂质，所述钢满足下式(1)：0.68≤[O]/[B]≤2.50 (1)，其中[O]代表O的含量，并且[B]代表B的含量。

Description

可被高速切削的奥氏体不锈钢
技术领域
本发明涉及一种可被高速切削的奥氏体不锈钢。
背景技术
由于奥氏体不锈钢含有相对较高含量的合金元素(例如Cr或Ni)，因此相对于普通钢的原料，其原料本身较为昂贵。因此，为了降低整个构件的生产成本，重要的是改善其加工性。迄今为止，在要求高速切削性能的应用中，已经使用了包含用于改善切削性能的元素(例如Pb或S)的可被高速切削的不锈钢(例如SUS303)。
然而，从近年来关注环境保护的方面考虑，向钢材中添加典型的易切削元素Pb并不是优选的。此外，易切削元素S会在钢中形成硫化物(例如MnS)，从而提高切削性。然而，由于大量的硫化物会使不锈钢的最重要的特性耐腐蚀性劣化，因此其添加量是有一定限度的。另外，在一些情况中，添加各种易切削元素会使热加工性劣化。
就此而论，为了克服上述问题，人们提出了多种方案。
例如，专利文献JP-A-62-278252披露了这样一种奥氏体不锈钢，其含有C：0.01重量％至0.15重量％、Si：0.35重量％至0.73重量％、Mn：0.15重量％至9.53重量％、P：0.011重量％至0.025重量％、S：0.002重量％至0.024重量％、Cr：10.32重量％至30.00重量％、Ni：4.98重量％至30.00重量％、Bi：0.02重量％至0.20重量％、Sn：0.02重量％至0.21重量％、B：0.0040重量％至0.0200重量％、O：0.0047重量％至0.0100重量％、N：0.02重量％至0.07重量％，余量为Fe和不可避免的杂质。
该专利文献描述了通过添加B可以抑制由于联合添加的Bi和Sn(为了提高切削性)而引起的热加工性的劣化，同时描述了O是对热加工性不利的元素。
此外，专利文献JP-A-62-30860披露了这样一种含Bi的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其含有C：0.01重量％至0.16重量％、Si：0.28重量％至0.75重量％、Mn：0.75重量％至9.05重量％、Cr：15.25重量％至26.40重量％、Ni：2.00重量％至30.00重量％、Bi：0.02重量％至0.30重量％、B：0.021重量％至0.080重量％、S：0.004重量％至0.050重量％、P：0.015重量％至0.050重量％、N：0.022重量％至0.051重量％、O：0.0016重量％至0.0065重量％，余量为铁和不可避免的杂质。
在该专利文献中，披露了添加Bi可提高切削性，以及通过添加B可抑制由于添加Bi而引起的热加工性的劣化。
易切削元素Pb产生的易切削效果(free cutting effect)指液态金属导致的脆变。在钢的切削过程中，当将切削部分加热至高温时，低熔点金属Pb(熔融温度：330℃)熔融。熔融的Pb使工件变脆，从而提高了切削性。
现已开发了多种不含Pb的钢作为可被高速切削的无Pb钢。然而所有这些报道均描述了在“某些条件”下可实现与可被高速切削的含Pb钢的切削性相当的切削性。除了来源稀少的Bi以外，具有与易切削元素Pb的易切削效果(液态金属导致的脆变)相当的易切削效果的、可代替易切削元素Pb的其它易切削元素，并未见有报道。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种可被高速切削的奥氏体不锈钢，其在不使耐腐蚀性劣化的条件下具有与可被高速切削的含Pb钢的切削性相当的切削性。
为了克服这些问题，本发明提供以下(1)至(13)的内容。
(1)一种可被高速切削的奥氏体不锈钢，其包含：
0.500重量％或更低的C；
0.01重量％至5.00重量％的Si；
0.01重量％至10.00重量％的Mn；
5.00重量％至25.00重量％的Ni；
7.50重量％至30.00重量％的Cr；
0.300重量％或更低的N；
大于0.0100重量％但小于或等于0.1000重量％的O；
0.00200重量％至0.1000重量％的B；
0.300重量％或更低的Al；以及
余量为铁和不可避免的杂质，
所述钢满足下式(1)：
0.68≤[O]/[B]≤2.50    (1)
其中[O]代表O含量，并且[B]代表B含量。
(2)根据(1)所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其包含分散于其中的含B氧化物类夹杂物(an oxide-based inclusion)。
(3)根据(2)所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其中所述氧化物类夹杂物还含有Si。
(4)根据(1)至(3)中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其中所述钢含有
0.100重量％或更低的C、
0.01重量％至3.00重量％的Si、
15.00重量％至25.00重量％的Cr、
0.100重量％或更低的N、
大于0.0100重量％但等于或小于0.0500重量％的O，以及
0.0080重量％至0.1000重量％的B。
(5)根据(1)至(4)中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其中所述钢含有：
0.050重量％或更低的N、
大于0.0100重量％但等于或小于0.0500重量％的O，以及
0.0120重量％至0.0800重量％的B。
(6)根据(1)至(5)中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自下列物质中的至少一种物质：
硫化物、氮化物、碳硫化物(carbosulfide)和硒化物。
(7)根据(1)至(6)中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自0.01重量％至0.50重量％的S和0.01重量％至0.50重量％的Se中的至少一种元素。
(8)根据(1)至(7)中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：
0.01重量％至0.40重量％的Pb、
0.01重量％至0.40重量％的Bi、
0.01重量％至0.40重量％的Te、
0.01重量％至0.40重量％的Sn和
0.01重量％至0.40重量％的P。
(9)根据(1)至(8)中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：
0.01重量％至8.00重量％的Mo、
0.01重量％至4.00重量％的W和
0.01重量％至5.00重量％的Cu。
(10)根据(1)至(9)中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：
0.01重量％至2.00重量％的Ti、
0.01重量％至2.00重量％的V、
0.01重量％至2.00重量％的Nb和
0.01重量％至2.00重量％的Zr。
(11)根据(1)至(10)中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自0.0001重量％至0.0100重量％的Mg和0.0001重量％至0.0100重量％的Ca中的至少一种元素。
(12)根据(1)至(11)中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其是通过在1000℃至1300℃下进行热处理5分钟至24小时而获得的。
(13)一种制备可被高速切削的奥氏体不锈钢的方法，该方法包括：
制备包含下列成分的钢：
0.500重量％或更低的C；
0.01重量％至5.00重量％的Si；
0.01重量％至10.00重量％的Mn；
5.00重量％至25.00重量％的Ni；
7.50重量％至30.00重量％的Cr；
0.300重量％或更低的N；
大于0.0100重量％但小于或等于0.1000重量％的O；
0.00200重量％至0.1000重量％的B；
0.300重量％或更低的Al；以及
余量为铁和不可避免的杂质，
所述钢满足下式(1)：
0.68≤[O]/[B]≤2.50    (1)
其中[O]代表O含量，并且[B]代表B含量；
将所述钢熔融并进行浇铸；以及
使所述钢在1000℃至1300℃下经受热处理5分钟至24小时。
当将特定量或更高量的常规上认为对热加工性不利的O添加到含有特定量的B的奥氏体不锈钢，并在预定的温度下对所述刚施加热处理时，即使在所述刚中不含常规已知的易切削元素(例如S、Pb、Se和Te)的情况中，也可以获得高的切削性。这被认为是由于以下原因：当含有相对较高含量的O时，B的氧化物(低熔点氧化物，熔融温度：480℃)或者含有B的复合氧化物分散在所述刚中，从而在切削过程中产生液态金属导致的脆变。
附图简要说明
图1是示出实施例1中获得的材料中所含有的夹杂物的EPMA分析结果的图。
具体实施方式
下面将对本发明的一个实施方案进行详细描述。
根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢含有如下所示的元素，以及余量的铁和不可避免的杂质。附加元素的种类、成分比例、上下限的原因等如下所述。此处，在本文中，所有由重量限定的百分比分别与由质量限定的那些相同。
(1)C：0.500质量％或更低
元素C为奥氏体生成用元素，并且有助于奥氏体相的稳定。此外，由于C为间隙元素，因此其有助于提高机械强度。另一方面，当C的含量过高时，形成Cr的碳化物，降低了母相中溶解的Cr，从而使耐腐蚀性劣化。因此，C的含量优选为0.500质量％或更低。C的含量更优选为0.100质量％或更低。
(2)Si：0.01重量％至5.00重量％
元素Si作为脱氧剂而被加入。为了得到足够的脱氧效果，Si的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，由于Si为铁素体生成用元素，因此添加过量的Si会使奥氏体相不稳定。此外，Si促使α-相沉淀，进而使耐腐蚀性劣化。因此，Si的含量优选为5.00重量％或更低。Si的含量更优选为3.00重量％或更低。
(3)Mn：0.01重量％至10.00重量％
元素Mn为奥氏体生成用元素，并且有助于奥氏体相的稳定。为了获得这样的效果，Mn的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当含有过量的Mn时，会使刚的耐孔蚀性(pittingcorrosion resistance)劣化。因此，Mn的含量优选为10.00重量％或更低。
(4)Ni：5.00重量％至25.00重量％
元素Ni为奥氏体生成用元素，并且有助于奥氏体相的稳定。为了获得这样的效果，Ni的含量优选为5.00重量％或更高。
另一方面，当添加过多量的Ni时，会促使σ-相沉淀，从而使耐腐蚀性劣化。因此，Ni的含量优选为25.00重量％或更低。
(5)Cr：7.50重量％至30.00重量％
元素Cr为非常有助于提高耐腐蚀性和机械强度的重要元素。为了获得这样的效果，Cr的含量优选为7.50重量％或更高。Cr的含量更优选为15.00重量％或更高。
另一方面，在固溶处理的过程中，添加过量的Cr增加未溶解的Cr的碳氮化物的残留量，从而使耐腐蚀性极大地劣化。因此，Cr的含量优选为30.00重量％或更低。Cr的含量更优选为25.00重量％或更低。
(6)N：0.300重量％或更低
元素N为间隙元素，其非常有效地提高机械强度、稳定奥氏体相和提高耐腐蚀性。另一方面，当添加过量的N时，在固溶处理的过程中，大量未溶解的Cr的氮化物和大量氮化物保留在钢中，从而使耐腐蚀性极大地劣化。因此，N的含量优选为0.300重量％或更低。N的含量更优选为0.100重量％或更低，甚至更优选为0.050重量％或更低。
(7)O：大于0.0100重量％但等于或小于0.1000重量％
元素O通常被认为使钢的清洁度劣化，从而使得耐腐蚀性和热加工性极大地劣化。然而，当向奥氏体不锈钢中添加B并进一步添加一定量或更高量的O时，在不必添加常规已知的易切削元素的条件下可以获得与可被高速切削的含Pb钢的高速切削性能相当的高速切削性能。为了获得这样的效果，氧的含量优选高于0.0100重量％。更优选的是，氧的含量优选高于0.0200重量％。
另一方面，当添加过量的O时，耐腐蚀性和热加工性劣化。因此，氧的含量优选为0.1000重量％或更低。氧的含量更优选为0.0500重量％或更低。
(8)B：0.0020重量％至0.1000重量％
元素B通常被认为有效地提高机械强度和热加工性。然而，当B未溶解于基质中，但是作为含B氧化物类夹杂物分散在钢中时，切削性会得到提高。为了获得这样的效果，B的含量优选为0.0020重量％或更高。B的含量更优选为0.0080重量％或更高，甚至更优选为0.0120重量％或更高。
另一方面，当添加过量的B时，热加工性劣化，同时耐腐蚀性也劣化。因此，B的含量优选为0.1000重量％或更低。B的含量更优选为0.0800重量％或更低。
(9)Al：0.300重量％或更低
元素Al为氧化物形成用元素。当添加过量的Al时，优先生成Al2O3，从而难以形成在本发明中提高切削性的含B氧化物。因此，Al的含量优选为0.300重量％或更低。
(10)[O]/[B]的比值
在本发明中，为了提高高速切削性能，将含B氧化物类夹杂物分散在钢中。本发明与常规可被高速切削的不锈钢在在这一方面是不同的。
为了获得实际中足够的易切削效果，氧含量([O])与B含量([B])的比值优选满足下式(1)：
0.68≤[O]/[B]≤2.50    (1)
当[O]/[B]的比值过小时，由于氧的含量相对较低，因此不可能有足够量的氧化物类夹杂物分散在钢中。因此，[O]/[B]的比值优选为0.68或更大。
另一方面，当[O]/[B]的比值过大时，O的含量过高，从而使耐腐蚀性和热加工性劣化。因此，[O]/[B]的比值优选为2.50或更小。
通过下述步骤获得根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢：将具有预定组成的钢熔融并进行浇铸，接着使该钢在预定的条件下经受热处理。当将该钢在预定的条件下进行热处理时，钢中所含的B可作为含B氧化物类夹杂物完全或部分分散在钢中。为了获得高的切削性，氧化物类夹杂物优选还含有Si。通过B和Si的共存提高了切削性。这被认为是由于B溶解于具有硅酸盐结构(由SiO2形成)的氧化物中，从而形成硼硅酸盐氧化物(borosilicate oxide)，该硼硅酸盐氧化物分散在钢中。
一般来说，含B氧化物类夹杂物的含量越高，切削性提高的越多。为了获得高的切削性，含B氧化物类夹杂物的面积比优选为0.01％或更高。
另一方面，当氧化物类夹杂物过量时，热加工性和耐腐蚀性劣化。因此，含B氧化物类夹杂物的面积比优选为0.10％或更低。
此外，在钢中除了含B氧化物类夹杂物以外，还存在其它夹杂物。这种除了含B氧化物类夹杂物之外的氧化物无助于提高切削性。因此，含B氧化物类夹杂物占全部氧化物的比例优选为50％或更高。
在根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢中，通过将含B氧化物类夹杂物分散在钢中而提高了切削性。可被高速切削的奥氏体不锈钢可仅含有含B氧化物类夹杂物，或者除了含B氧化物类夹杂物之外，还含有常规的易切削元素(即均有效地提高切削性的硫化物、氮化物、碳硫化物和硒化物中的至少一种物质)。
即，本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢除了含有上述元素以外，还可含有选自S和Se(第一附加元素)中的至少一种元素。
(11)S：0.01重量％至0.50重量％
元素S在钢中与Mn形成MnS，从而有效地提高切削性。为了获得这样的效果，S的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当添加过量的S时，热加工性劣化，并且由于形成MnS，耐腐蚀性劣化。此外，当S的含量不必要地降低时，生产成本会增大。因此，S的含量优选为0.50重量％或更低。
(12)Se：0.01重量％至0.50重量％
元素Se也有助于提高切削性。为了获得这样的效果，Se的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当添加过量的Se时，耐腐蚀性、韧性、延展性和热加工性劣化。因此，Se的含量优选为0.50重量％或更低。
此外，根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢除了含有第一附加元素之外，可另外或作为代替含有选自Pb、Bi、Te、Sn和P(第二附加元素)中的至少一种元素。
(13)Pb：0.01重量％至0.40重量％
(14)Bi：0.01重量％至0.40重量％
(15)Te：0.01重量％至0.40重量％
(16)Sn：0.01重量％至0.40重量％
(17)P：0.01重量％至0.40重量％
Pb、Bi、Te、Sn和P均有效地提高切削性。为了获得这样的效果，各元素的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当这些元素中任意一种添加过量时，韧性劣化。因此，各元素的添加量优选为0.40重量％或更低。
此外，根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢除了含有第一附加元素和/或第二附加元素之外，可另外或作为代替含有选自Mo、W和Cu(第三附加元素)中的至少一种元素。
(18)Mo：0.01重量％至8.00重量％
元素Mo极大地提高耐腐蚀性。此外，作为固态溶液硬化用元素(solid solution hardening element)，Mo提高钢的机械强度。为了获得这样的效果，Mo的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当添加过量的Mo时，由于产生脆性相(brittle phase)，因此韧性和延展性劣化，这在锻造过程中也是有害的。因此，Mo的含量优选为8.00重量％或更低。
(19)W：0.01重量％至4.00重量％
与Mo类似，元素W有助于提高耐腐蚀性，并且作为固态溶液硬化用元素，也提高机械强度。为了获得这样的效果，W的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，与Mo类似，当添加过量的W时，由于产生脆性相，因此韧性和延展性劣化，这在锻造过程中也是有害的。因此，W的含量优选为4.00重量％或更低。
(20)Cu：0.01重量％至5.00重量％
元素Cu为奥氏体生成用元素，并且有助于奥氏体相的稳定。此外，Cu有助于提高钢的耐缝隙腐蚀性。为了获得这样的效果，Cu的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当添加过量的Cu时，热加工性劣化。因此，Cu的含量优选为5.00重量％或更低。
此外，根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢除了含有第一附加元素至第三附加元素中的至少一种元素之外，可另外或作为代替含有选自Ti、V、Nb和Zr(第四附加元素)中的至少一种元素。
(21)Ti：0.01重量％至2.00重量％
元素Ti与C或N结合，从而有助于提高机械强度并使晶粒细化。为了获得这样的效果，Ti的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当添加过量的Ti时，大量的氧化物和氮化物保留在钢中，从而使耐腐蚀性劣化。因此，Ti的含量优选为2.00重量％或更低。
(22)V：0.01重量％至2.00重量％
与Ti类似，元素V与C或N结合，从而有助于提高机械强度并使晶粒细化。为了获得这样的效果，V的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当添加过量的V时，大量的氮化物保留在钢中，从而使耐腐蚀性劣化。因此，V的含量优选为2.00重量％或更低。
(23)Nb：0.01重量％至2.00重量％
与Ti和V类似，元素Nb与C或N结合，从而有助于提高机械强度并使晶粒细化。为了获得这样的效果，Nb的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当添加过量的Nb时，大量的氮化物保留在钢中，从而使耐腐蚀性劣化。因此，Nb的含量优选为2.00重量％或更低。
(24)Zr：0.01重量％至2.00重量％
元素Zr有助于提高机械强度。为了获得这样的效果，Zr的含量优选为0.01重量％或更高。
另一方面，当添加过量的Zr时，韧性和延展性劣化。因此，Zr的含量优选为2.00重量％或更低。
此外，根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢除了含有第一附加元素至第四附加元素中的至少一种元素之外，可另外或作为代替含有选自Mg和Ca(第五附加元素)中的至少一种元素。
(25)Mg：0.0001重量％至0.0100重量％
(26)Ca：0.0001重量％至0.0100重量％
元素Mg和Ca有效地提高热加工性。此外，Ca还有效地提高切削性。这被认为是由于Ca具有能够使有助于提高的切削性的、具有硅酸盐结构的氧化物更加稳定地存在于钢中的作用。为了获得这样的效果，Mg和Ca的含量均优选为0.0001重量％或更高。
另一方面，当添加过量的这些元素时，与上述情况相反，热加工性劣化。因此，Mg和Ca的含量均优选为0.0100重量％或更低。
在这方面，关于本发明的钢中所含的各元素，根据实施方案，钢中所存在的各元素的最小量为如表1和表2中列出的所制得的钢的例子中使用的最小的非零量。根据进一步实施方案，钢中所存在的各元素的最大量为如表1和表2中列出的所制得的钢的例子中使用的最大量。
下面，将对根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢的制备方法进行描述。
根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢是通过下述步骤获得的：将具有上述组成的钢熔融并进行浇铸，接着使所述钢在预定的条件下经受热处理。当使所述钢在预定的条件下经受热处理时，所述钢中含有的B作为含B氧化物类夹杂物完全或部分分散在钢中。为了获得高的切削性，氧化物类夹杂物还可优选含有Si。
一般而言，当热处理温度过低时，钢中不能产生含B氧化物类夹杂物。为了产生含B氧化物类夹杂物，热处理温度优选为1000℃或更高。热处理温度更优选为1150℃或更高。
此外，一般来说，热处理温度越高，越容易形成含B氧化物类夹杂物。然而，当热处理温度过高时，发生不利的局部熔化，从而导致材料具有非匀质组成。因此，热处理温度优选为1300℃或更低。热处理温度更优选为1250℃或更低。
另外，热处理时间影响含B氧化物类夹杂物的量。一般来说，热处理时间越长，含B氧化物类夹杂物的量越高。为了产生实际上足够量的含B氧化物类夹杂物，热处理时间优选为5分钟至24小时。热处理时间更优选为5分钟至4小时。
下面，将对根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢的行为特性进行描述。
当将特定含量或更高含量的常规上认为对热加工性不利的O添加到含有特定量的B的奥氏体不锈钢中，并在预定的温度下对所述刚施加热处理时，即使在所述刚中不含常规已知的易切削元素(例如S、Pb、Se和Te)的情况下，也可以获得高的切削性。这被认为是由于以下原因：当含有相对较高含量的O时，B的氧化物(低熔点氧化物，熔融温度：480℃)或者含有B的复合氧化物分散在所述刚中，从而在切削过程中产生液态金属导致的脆变。
此外，当含B氧化物类夹杂物中除了B之外还含有Si时，可以获得高的切削性。这被认为是由于当Si包含于氧化物类夹杂物中时，在切削过程中容易形成主要由硼硅酸盐氧化物构成的液相。
另外，根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢的刀具磨损相对较小。这被认为是由于在刀具表面上容易生成含B氧化物的沉积层(所谓的覆盖膜)。
例子
实施例1至42和对比例1至13
通过使用高频感应炉，将具有表1和表2中所述化学组成的合金各自熔融并进行浇铸，从而获得50kg的锭料。然后，将该锭料均匀地加热，接着通过热锻形成直径为24mm的圆棒。然后使由此而得的圆棒经受热处理。通过将该圆棒在1150℃下放置1小时来进行热处理，接着使用水进行冷却。
                表1
Figure A20081009061400191
                表2
Figure A20081009061400201
2.评价(1)
下面对所得圆棒进行评价。
(1)夹杂物的组成
热处理后，通过使用EPMAD对随机选出的氧化物试样(30份试样)进行成分分析。作为成分分析的结果，将在15份或更多份的氧化物试样中证实有B的那些用“A”表示，将在15份或更少份的氧化物试样中证实有B的那些用“B”表示。
(2)氧化物的面积比
通过放大200倍的显微镜测定典型的显微照片，并通过颜色对所有的氧化物类夹杂物进行提取。通过图像处理测得氧化物类夹杂物的面积比。
(3)耐腐蚀性
将热处理后的圆棒置于盐水喷雾(saline spray)环境中96小时。随后测量铁锈生成率。盐水喷雾测试后分别将未发现铁锈的那些用“A”表示，将铁锈面积比小于3％的那些用“B”表示，将铁锈面积比等于或大于3％的那些用“C”表示。
(4)钻孔性能
使用SKH 51钻头(直径：5mm)对热处理后的圆棒进行钻孔。将钻削速度设定为15mm/min，孔的深度设定为15mm。通过直至钻头毁坏为止所钻得的孔的数量来评价性能。
(5)耐磨值
在钻孔试验中测定耐磨值。
(6)钻屑的断裂
对在钻孔性能试验中随机取样的钻屑卷进行测定。将卷的数量为3个或更少的那些用“A”表示，将卷的数量为3个至10个的那些用“B”表示，将卷的数量大于10个的那些用“C”表示。
3.结果(1)
通过EPMA，实施例1中所得的材料的成分分析的结果如图1所示。由图1所示的结果可见，由确定氧元素的峰处也可以确定B和Si的峰。这表明夹杂物为含有B和Si的氧化物。
评价试验结果列于表3和表4中。
                        表3
  夹杂物的组成   氧化物的面积比(％)   耐腐蚀性   钻孔性能(个)   耐磨值(MPa)   钻屑的断裂
  实施例1   A   0.02   A   45   219   A
  实施例2   A   0.03   A   49   224   A
  实施例3   A   0.02   A   47   224   A
  实施例4   A   0.02   A   49   227   A
  实施例5   A   0.02   A   38   231   A
  实施例6   A   0.02   A   49   205   A
  实施例7   A   0.03   A   51   221   A
  实施例8   A   0.02   A   39   220   A
  实施例9   A   0.02   A   51   204   A
  实施例10   A   0.03   A   55   214   A
  实施例11   A   0.02   A   58   211   A
  实施例12   A   0.02   A   51   221   A
  实施例13   A   0.02   A   39   219   A
  实施例14   A   0.02   A   39   216   A
  实施例15   A   0.03   A   55   217   A
  实施例16   A   0.02   A   39   219   A
  实施例17   A   0.03   A   56   221   A
  实施例18   A   0.02   A   46   206   A
  实施例19   A   0.03   A   52   201   A
  实施例20   A   0.03   A   51   209   A
  实施例21   A   0.03   A   46   205   A
  实施例22   A   0.03   A   45   217   A
  实施例23   A   0.02   A   49   214   A
  实施例24   A   0.02   A   51   211   A
  实施例25   A   0.03   A   47   219   A
  实施例26   A   0.02   A   49   221   A
  实施例27   A   0.02   A   39   220   A
  实施例28   A   0.02   A   39   216   A
  实施例29   A   0.02   A   38   205   A
  实施例30   A   0.02   A   39   221   A
                    表4
  夹杂物的组成   氧化物的面积比(％)   耐腐蚀性   钻孔性能(个)   耐磨值(MPa)   钻屑的断裂
  实施例31   A   0.02   A   39   218   A
  实施例32   A   0.02   A   49   208   A
  实施例33   A   0.03   A   45   205   A
  实施例34   A   0.03   A   49   216   A
  实施例35   A   0.05   A   48   221   A
  实施例36   A   0.04   A   45   218   A
  实施例37   A   0.03   A   42   219   A
  实施例38   A   0.02   A   49   220   A
  实施例39   A   0.02   A   52   217   A
  实施例40   A   0.02   A   53   215   A
  实施例41   A   0.03   A   55   210   A
  实施例42   A   0.02   A   57   206   A
  对比例1   A   0.05   C   44   220   B
对比例2   A   0.03   C   43   211   B
对比例3   A   0.04   C   44   216   A
对比例4   A   0.06   C   42   221   A
对比例5   A   0.02   C   41   218   B
对比例6   A   0.02   C   40   210   B
对比例7   B   0.01   C   11   319   C
对比例8   B   0.01   A   16   289   C
对比例9   A   0.01   A   17   281   B
对比例10   B   0.04   B   12   299   B
对比例11   B   0.01   C   24   304   C
  对比例12   A   0.01   C   49   216   B
  对比例13   B   0.02   A   12   302   C
对比例1的不锈钢的耐腐蚀性较差。这是由于C的含量过高，从而生成了Cr的碳化物。
对比例2的不锈钢的耐腐蚀性较差。这是由于Si的含量过高，从而保留了一些σ-相。
对比例3的不锈钢的耐腐蚀性较差。这是由于Mn的含量过高，
从而耐孔蚀性劣化。
对比例4的不锈钢的耐腐蚀性较差。这是由于Ni的含量过低，
从而不能发挥Ni本身的耐腐蚀作用。
对比例5的不锈钢的耐腐蚀性较差。这是由于Ni的含量过高，
从而保留了一些σ-相。
对比例6的不锈钢的耐腐蚀性较差。这是由于Cr的含量过低，从而未提高耐腐蚀性。
对比例7的不锈钢的耐腐蚀性和切削性均较差。这是由于Cr的含量过高，从而保留了一些未溶解的Cr的氮化物，并且Cr与B形成化合物。
对比例8的不锈钢的切削性较差。这是由于N的含量过高，从而保留了一些未溶解的Cr的氮化物，并且Cr与N形成化合物。
对比例9的不锈钢的切削性较差。这是由于氧的含量较低，从而有效地提高切削性的含B氧化物的含量较低。
对比例10的不锈钢的耐腐蚀性和切削性均较差。这是由于氧的含量过高，从而氧化物中B的含量相对较低。
对比例11的不锈钢的耐腐蚀性和切削性均较差。这是由于[O]/[B]的比值过大。
对比例12的不锈钢的耐腐蚀性较差。这是由于B含量过高。
此外，对比例13的不锈钢的切削性较差，这是由于Al的含量过高。
另一方面，由于实施例1至37的不锈钢的组成经过优化，并在合适的温度范围内经受了热处理，因此耐腐蚀性和切削性均很优良。特别是，当氧的含量超过0.02％时，无论其它组分的组成如何，都可获得高的切削性。
此外，与其它不锈钢的切削性相比，实施例38至42的不锈钢的切削性进一步提高。这被认为是由于Ca的添加能够使有助于提高切削性的、具有硅酸盐结构的氧化物更加稳定地存在于钢中之故。
4.评价(2)
使具有实施例1所示组合的钢在840℃至1330℃下经受热处理1小时。按照与上述方法相同的方法评价热处理后的样品的夹杂物的组成、氧化物的面积比、耐腐蚀性、钻孔性、耐磨值和钻屑的断裂。
5.结果(2)
结果列于表5中。当热处理温度低于1000℃时，切削性和耐腐蚀性较差。这被认为是由于没有生产足够的含B氧化物类夹杂物，并且Cr与B形成化合物之故。此外，当热处理温度超过1300℃时，耐腐蚀性变差。这被认为是由于发生局部熔融，进而该钢的组成在局部变得不均匀。
另一方面，当在1000℃至1300℃下施加热处理时，发现可在不使耐腐蚀性劣化的条件下提高切削性。
                    表5
  热处理温度(℃)   夹杂物的组成   氧化物的面积比(％)   耐腐蚀性   钻孔性能(个)   耐磨值(MPa)   钻屑的断裂
  840   B   0.02   C   15   289   C
  950   B   0.02   B   18   292   B
  1020   A   0.02   A   45   219   A
  1060   A   0.02   A   47   219   A
  1140   A   0.02   A   49   217   A
  1230   A   0.02   A   50   214   A
  1280   A   0.02   A   51   216   A
  1330   A   0.02   C   48   220   A
根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢可用于与船只有关的装置、海滩环境用构件(beach environmental member)、船用结构体的结构性构件、脱盐设备用构件、盐水热交换器用构件(membersfor saline heat converter)、海底电缆、海底结构体的结构性构件、系泊缆、水产养殖用网、海滩处的桥缆、盐泵、轴、紧固构件(例如螺栓、螺帽和螺钉)等。
此外，根据本发明的可被高速切削的奥氏体不锈钢可用于螺栓、螺帽、气缸衬垫、轴、毂环、连接器、轴承、编带、导轨、齿轮、销、螺钉、辊、涡轮叶片、金属模具、块体(dice)、钻头、阀门、阀座、切削工具、喷嘴、垫片、环状物、弹簧、工业炉构件、化学设备构件、药品生产构件、食品生产构件、食品生产装置构件、石油钻探设备构件、石油炼油设备构件、垃圾焚烧器构件、汽轮机构件、燃气轮机构件、核反应堆构件、航空器构件、生物质设备构件等。
虽然参照具体实施方案详细描述了本发明，但本领域技术人员可清楚地认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行修改和改进。
本发明基于于2007年3月31日提交的日本专利申请No.2007-095799和2007年1月18日提交的日本专利申请No.2008-008886，其内容以引用的方式被并入本文。

Claims (13)

1.一种可被高速切削的奥氏体不锈钢，其包含：
0.500重量％或更低的C；
0.01重量％至5.00重量％的Si；
0.01重量％至10.00重量％的Mn；
5.00重量％至25.00重量％的Ni；
7.50重量％至30.00重量％的Cr；
0.300重量％或更低的N；
大于0.0100重量％但小于或等于0.1000重量％的O；
0.00200重量％至0.1000重量％的B；
0.300重量％或更低的Al；以及
余量为铁和不可避免的杂质，
所述钢满足下式(1)：
0.68≤[O]/[B]≤2.50    (1)
其中[O]代表O含量，并且[B]代表B含量。
2.根据权利要求1所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其包含分散于其中的含B氧化物类夹杂物。
3.根据权利要求2所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其中所述氧化物类夹杂物还含有Si。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其中所述钢含有
0.100重量％或更低的C、
0.01重量％至3.00重量％的Si、
15.00重量％至25.00重量％的Cr、
0.100重量％或更低的N、
大于0.0100重量％但等于或小于0.0500重量％的O，以及
0.0080重量％至0.1000重量％的B。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其中所述钢含有：
0.050重量％或更低的N、
大于0.0100重量％但等于或小于0.0500重量％的O，以及
0.0120重量％至0.0800重量％的B。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自下列物质中的至少一种物质：
硫化物、氮化物、碳硫化物和硒化物。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自0.01重量％至0.50重量％的S和0.01重量％至0.50重量％的Se中的至少一种元素。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：
0.01重量％至0.40重量％的Pb、
0.01重量％至0.40重量％的Bi、
0.01重量％至0.40重量％的Te、
0.01重量％至0.40重量％的Sn和
0.01重量％至0.40重量％的P。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：
0.01重量％至8.00重量％的Mo、
0.01重量％至4.00重量％的W和
0.01重量％至5.00重量％的Cu。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：
0.01重量％至2.00重量％的Ti、
0.01重量％至2.00重量％的V、
0.01重量％至2.00重量％的Nb和
0.01重量％至2.00重量％的Zr。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其还包含选自0.0001重量％至0.0100重量％的Mg和0.0001重量％至0.0100重量％的Ca中的至少一种元素。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的可被高速切削的奥氏体不锈钢，其是通过在1000℃至1300℃下进行热处理5分钟至24小时而获得的。
13.一种制备可被高速切削的奥氏体不锈钢的方法，该方法包括：
制备包含下列成分的钢：
0.500重量％或更低的C；
0.01重量％至5.00重量％的Si；
0.01重量％至10.00重量％的Mn；
5.00重量％至25.00重量％的Ni；
7.50重量％至30.00重量％的Cr；
0.300重量％或更低的N；
大于0.0100重量％但小于或等于0.1000重量％的O；
0.00200重量％至0.1000重量％的B；
0.300重量％或更低的Al；以及
余量为铁和不可避免的杂质，
所述钢满足下式(1)：
0.68≤[O]/[B]≤2.50    (1)
其中[O]代表O含量，并且[B]代表B含量；
将所述钢熔融并进行浇铸；以及
使所述钢在1000℃至1300℃下经受热处理5分钟至24小时。
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