CN115349026B - 易切削钢及其制造方法 - Google Patents

易切削钢及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115349026B
CN115349026B CN202180024292.0A CN202180024292A CN115349026B CN 115349026 B CN115349026 B CN 115349026B CN 202180024292 A CN202180024292 A CN 202180024292A CN 115349026 B CN115349026 B CN 115349026B
Authority
CN
China
Prior art keywords
less
percent
value
steel
sulfide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202180024292.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115349026A (zh
Inventor
笠井正之
福冈和明
西村公宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of CN115349026A publication Critical patent/CN115349026A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115349026B publication Critical patent/CN115349026B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/02—Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0075—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rods of limited length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/22—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for drills; for milling cutters; for machine cutting tools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明提供一种尽管不添加Pb，也具有与低碳硫铅复合易切削钢同等以上的切削性的易切削钢。具有如下的成分组成：以质量％计含有C：0.08％以下、Mn：0.50～1.50％、P：0.10％以下、S：0.250～0.500％、N：0.005～0.015％、O：超过0.0100且为0.0500％以下、Cr：0.50～1.50％、以及Si、Al和Ti中的1种或2种以上合计0.050～0.500％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，由下述式(1)规定的A值满足0.40～2.00，由下述式(2)规定的B值满足1.10×10‑3～1.50×10‑2，具有圆当量直径5μm以下的硫化物以3000个/mm2以上分布而成的钢组织。A值＝[Mn]/[Cr]…(1)B值＝(2[Si]+2[Al]+[Ti])×[O]…(2)其中，[M]是[]内的元素M的含量(质量％)。

Description

易切削钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种易切削钢、特别是成为含有作为切削性提高元素的硫和微量的铅的易切削钢的替代品的钢，涉及一种具有与低碳硫铅复合易切削钢同等以上的切削性的易切削钢及其制造方法。
背景技术
以JIS标准SUM24L为代表的低碳硫铅易切削钢中，通过添加大量的铅Pb和硫S作为易切削元素来确保其优异的切削性。
在钢铁材料中，铅对切削加工中的工具的磨损的减少、切屑处理性的改善很有用。因此，铅作为大幅改善材料的切削性的元素被重用，用于通过许多切削加工而制造的钢制品。然而，随着近年来的环境意识的提高，废除或限制环境负荷物质的使用的趋势在世界范围扩展。铅也列为其中之一而要求限制使用。
因此，例如专利文献1中公开了Pb非添加型的易切削非调质钢。另外，同样地专利文献2中公开了不添加Pb型的易切削钢。并且，专利文献3中公开了通过添加与Mn相比更容易与S形成化合物的Cr，存在Mn-Cr-S系夹杂物，确保切削性的易切削钢。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9－25539号公报
专利文献2：日本特开2000－160284号公报
专利文献3：日本特公平2－6824号公报
发明内容
专利文献1记载的技术中，由于作为对象的钢种是含有C：0.2％以上的非调质钢，因此是硬质的，由于使用作为特殊元素的Nd，因此存在制造成本高的问题。另外，专利文献2记载的技术由于大量添加了S，因此热延展性低，连续铸造、热轧时产生裂纹，就表面性状而言存在问题。另一方面，在专利文献3记载的技术中，为减少Mn添加量、添加了Cr和S的成分，但Cr的添加量高达3.5％以上，不仅低成本化很难，而且生成大量的CrS，因此具有炼钢工序的材料熔炼处理很难这样制造上的问题。
本发明为了解决上述的问题而完成，目的在于提供一种虽然不添加Pb，但具有与低碳硫铅复合易切削钢同等以上的切削性，并且不需要上述的专利文献1～3那样添加Nd、添加大量的S、Cr的易切削钢及其制造方法。
发明人等为了解决上述的课题反复进行了深入的研究，其结果得到以下所述的见解。
(i)通过Mn、Cr和S的适量添加和[Mn]/[Cr]比的合理化，对于适量的硫化物，可以将其组成设为Mn-Cr-S的复合系。该复合系组成的硫化物可以在热加工时微细化，提高切削性。
(ii)上述的硫化物越微细，润滑作用越大，能够防止在称为积屑瘤的工具表面附着的硬质相的生成，显著提高包括切屑处理性、表面粗糙度在内的切削性。
(iii)以往已知随着钢中的S量增多，切削性提高。另一方面，从热加工性或者机械性质的各向异性的问题来看，可在钢中添加的S量存在上限值。本发明的硫化物是微细的，因此包含切屑处理性、表面粗糙度的切削性显著提高。如果在钢中存在的硫化物是微细的，则包括切屑处理性、表面粗糙度在内的切削性显著提高。因此，如果在钢中微细地分布硫化物，则从上述热加工性或机械性质的各向异性的观点出发，即使不超过S量的上限值，也能够确保良好的切削性。
本发明基于上述情况而完成，其主旨如下。
1.一种易切削钢，具有如下的成分组成：以质量％计含有C：0.08％以下、Mn：0.50～1.50％、P：0.100％以下、S：0.250～0.500％、N：0.0050～0.0150％、O：超过0.0100％且为0.0500％以下、Cr：0.50～1.50％、以及Si、Al和Ti中的1种或2种以上合计0.050～0.500％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，由下述式(1)规定的A值满足0.40～2.00，由下述式(2)规定的B值满足1.10×10-3～1.50×10-2，并且具有圆当量直径5μm以下的硫化物以3000个/mm2以上分布而成的钢组织，
A值＝[Mn]/[Cr]……(1)
B值＝(2[Si]+2[Al]+[Ti])×[O]……(2)
其中，[M]是[]内的元素M的含量，单位是质量％。
2.根据上述1所述的易切削钢，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有Ca：0.0010％以下、Se：0.30％以下、Te：0.15％以下、Bi：0.20％以下、Sn：0.020％以下、Sb：0.025％以下、B：0.010％以下、Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、V：0.20％以下、Zr：0.050％以下、Nb：0.100％以下以及Mg：0.0050％以下中的至少1种。
3.一种易切削钢的制造方法，将具有如下的成分组成、与长边方向垂直的截面的一边的长度成为250mm以上的矩形的铸片在加热温度1120℃以上、减面率60％以上进行轧制，制成钢坯，对该钢坯在加热温度：1050℃以上、减面率95％以上进行热加工，所述成分组成以质量％计含有C：0.08％以下、Mn：0.50～1.50％、P：0.100％以下、S：0.250～0.500％、N：0.0050～0.0150％、O：超过0.0100％且为0.0500％以下、Cr：0.50～1.50％、以及Si、Al和Ti中的1种或2种以上合计0.050～0.500％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，由下述式(1)规定的A值满足0.40～2.00，由下述式(2)规定的B值满足1.10×10-3～1.50×10-2。
A值＝[Mn]/[Cr]……(1)
B值＝(2[Si]+2[Al]+[Ti])×[O]……(2)
其中，[M]是[]内的元素M的含量(质量％)。
4.根据上述3所述的易切削钢的制造方法，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有Ca：0.0010％以下、Se：0.30％以下、Te：0.15％以下、Bi：0.20％以下、Sn：0.020％以下、Sb：0.025％以下、B：0.010％以下、Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、V：0.20％以下、Zr：0.050％以下、Nb：0.100％以下以及Mg：0.0050％以下中的至少1种。
根据本发明，即使添加铅，也能够得到切削性优异的易切削钢。
具体实施方式
接下来，对本发明的易切削钢进行详细说明。首先，根据易切削钢的成分组成中的各成分含量的限定理由进行说明。应予说明，关于成分的％表述只要没有特别说明，就是指质量％。
C：0.08％以下
C是对钢的强度和切削性有很大影响的重要的元素。然而，如果其含量超过0.08％，则碳化物析出，硬质化，因此切削性劣化。因此，C含量为0.08％以下。优选在0.07％以下的范围内。应予说明，从确保强度的观点考虑，优选将C含量设为0.01％以上。另外，更优选为0.03％以上。
Mn：0.50～1.50％
Mn是对切削性的提高重要的硫化物形成元素。然而，如果其含量小于0.50％，则硫化物量少，因此得不到充分的切削性，因此将下限设为0.50％。优选为0.60％以上。另一方面，如果其含量超过1.50％，则硫化物粗大化，并且伸长较长，切削性降低。另外，机械性质降低，因此Mn含量的上限值为1.50％。优选为小于1.40％。
P：0.100％以下
P是通过在切削加工时抑制积屑瘤的生成而对降低精加工表面粗糙度有效的元素。从该观点考虑，P优选为含有0.010％以上。其中，如果其含量超过0.100％，则材质硬质化，因此使切削性降低，并且显著降低热加工性和延展性。因此，P含量为0.100％以下。优选为0.080％以下。
S：0.250～0.500％
S是对切削性的提高有效的硫化物形成元素。然而，如果其含量小于0.250％，则微细的硫化物少，切削性不会提高。另一方面，如果其含量超过0.500％，则硫化物变得过于粗大，则微细的硫化物的个数减少，因此切削性降低。另外，热加工性和作为重要的机械特性的延展性降低。因此，S含量在0.250～0.500％的范围内。优选为0.300％以上。优选为0.450％以下。
N：0.0050～0.0150％
N通过与Cr等形成氮化物，氮化物因切削加工中的温度上升而分解，从而在工具表面形成保护膜。该膜具有保护工具表面的作用，提高工具寿命，因此含有0.0050％以上。优选为0.0060％以上。另一方面，如果添加超过0.0150％，则Belag的效果饱和，并且材质硬质化，因此工具寿命变短。因此，N的含量为0.0050～0.0150％。优选为0.0120％以下。
O：超过0.0100％且为0.0500％以下
O形成氧化物，成为硫化物的析出核，而且是对抑制轧制等热加工时的硫化物的伸长有效的元素，能够通过该作用来提高切削性。另外，本发明中是有助于称为Belag的工具表面的氧化被膜的生成的重要的元素。然而，如果其含量为0.0100％以下，则硫化物的伸长的抑制效果并不充分，伸长的硫化物残存，无法期待本来的效果。因此，O的含量超过0.0100％。另一方面，即使添加超过0.0500％，则硫化物的伸长抑制效果也饱和，并且硬质的氧化物系夹杂物变多，因此切削性降低。并且，过多的量的添加在经济上不利，因此将上限设为0.0500％。
Cr：0.50～1.50％
Cr具有形成硫化物，通过切削时的润滑作用提高切削性的作用。另外，由于抑制轧制等的热加工时的硫化物的伸长，因此能够提高切削性。然而，如果其含量小于0.50％，则硫化物的生成并不充分，伸长的硫化物容易残存，因此无法充分期待本来的效果。另一方面，如果添加超过1.50％，则硬质化，而且硫化物变得粗大，并且抑制伸长的效果饱和，切削性反而降低。另外，添加过剩的量的合金成本在经济上是不利的。因此，Cr含量为0.50～1.50％。优选为0.70％以上。优选为1.30％以下。
Si、Al和Ti的1种或2种以上合计0.050～0.500％
Si、Al和Ti是脱氧元素，并且通过在切削中与氧结合，从而将称为Belag的氧化被膜形成于工具表面。Belag由于减轻工具与被切削材料间的摩擦，因此抑制工具摩损。如果各添加量的合计小于0.050％，则Belag的生成量少，因此合计添加0.050％以上。优选为0.070％以上。另一方面，合计添加超过0.500％，其效果并不饱和，氧化物的量变多，磨料磨损变得显著，工具寿命显著降低。因此，这些元素的合计的添加量的上限为0.500％。优选为0.450％以下。
包含以上的成分，剩余部分包含Fe和不可避免的杂质，或者进一步包含后述的任意含有成分。这里，优选为由以上的成分或者进一步后述的任意含有成分、剩余部分的Fe和不可避免的杂质构成。
这里，以上的成分组成中，重要的是下式(1)定义的A值为0.40～2.00。
A值＝[Mn]/[Cr]……(1)
其中，[M]是[]内的元素M的含量(质量％)
即，A值是影响轧制等热加工时的Mn-Cr-S系硫化物的微细化的重要的指标，通过限定该A值，可得到微细的硫化物，能够提高切削性。然而，如果A值小于0.40，则硫化物中的Cr量减少，容易生成Mn-S单独系的硫化物，因此硫化物容易变得粗大，切削性劣化。另一方面，如果A值超过2.00，则微细的硫化物的个数本身减少。因此，A值为0.40～2.00。优选为0.50以上。优选为1.80以下。
并且，以上的成分组成中，由下式(2)定义的B值必须满足1.10×10-3～1.50×10-2。
B值＝(2[Si]+2[Al]+[Ti])×[O]……(2)
其中，[M]是[]内的元素M的含量(质量％)
即，B值是影响切削加工时的氧化被膜的生成的重要的指标，通过使B值在特定的范围内，得到稳定的称为Belag的氧化被膜，能够提高切削性。即如果B值小于1.10×10-3，则不易形成氧化被膜，切削性的提高效果变小。另一方面，如果B值超过1.50×10-2，则氧化被膜的形成作用饱和，并且在钢中结晶出大量硬质的氧化物，因此由于磨料磨损而工具磨损变大。因此，B值为1.10×10-3～1.50×10-2。优选为1.20×10-3以上。优选为1.30×10-2以下。
接下来，对任意含有成分进行说明。在本发明中，除了以上的基本成分之外，根据需要可以含有下述的成分。
Ca：0.0010％以下、Se：0.30％以下、Te：0.15％以下、Bi：0.20％以下、Sn：0.020％以下、Sb：0.025％以下、B：0.010％以下、Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、V：0.20％以下、Zr：0.050％以下、Nb：0.100％以下以及Mg：0.0050％以下中的至少1种
Ca、Se、Te、Bi、Sn、Sb、B、Cu、Ni、V、Zr、Nb、Mg均具有提高切削性的作用，因此可以在重视切削性的情况下进行添加。在出于提高切削性的目的含有这些元素的情况下，其添加量为Ca：小于0.0001％、Se：小于0.02％、Te：小于0.10％、Bi：小于0.02％、Sn：小于0.003％、Sb：小于0.003％、B：小于0.003％、Cu：小于0.05％、Ni：小于0.05％、V：小于0.005％、Zr：小于0.005％、Nb：小于0.005％、Mg：小于0.0005％时，无法得到充分的效果，因此分别优选为Ca：0.0001％以上、Se：0.02％以上、Te：0.10％以上、Bi：0.02％以上、Sn：0.003％以上、Sb：0.003％以上、B：0.003％以上、Cu：0.05％以上、Ni：0.05％以上、V：0.005％以上、Zr：0.005％以上、Nb：0.005％以上、Mg：0.0005％以上。
另一方面，如果是Ca：超过0.0010％、Se：超过0.30％、Te：超过0.15％、Bi：超过0.20％、Sn：超过0.020％、Sb：超过0.025％、B：超过0.010％、Cu：超过0.50％、Ni：超过0.50％、V：超过0.20％、Zr：超过0.050％、Nb：超过0.100％、Mg：超过0.0050％的添加量，该效果饱和，另外，经济上是不利的。因此，这些元素的含量分别为Ca：0.0010％以下、Se：0.30％以下、Te：0.15％以下、Bi：0.20％以下、Sn：0.020％以下、Sb：0.025％以下、B：0.010％以下、Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、V：0.20％以下、Zr：0.050％以下、Nb：0.100％以下、Mg：0.0050％以下。
(钢组织)
圆当量直径5μm以下的硫化物以3000个/mm2以上分布
关于切削性，硫化物适度地微细分散对切削加工时的工具与被切削材料之间的润滑作用是有利的。因此，圆当量直径5μm以下的硫化物需要分散成一定量以上。圆当量直径5μm以下的硫化物不仅对工具与被切削材料间的润滑有效，而且对切屑的截断性也有效，大幅提高切削性。因此，以圆当量直径计5μm以下的硫化物的个数为3000个/mm2以上。
以下，对用于制造本发明的易切削钢的条件进行阐述。
即，将具有上述的成分组成且与长边方向垂直的截面的一边的长度为250mm以上的矩形的铸片在加热温度1120℃以上、减面率60％以上进行轧制，制成钢坯，将该钢坯在加热温度：1050℃以上、减面率95％以上进行热加工。
(铸片)
与长边方向垂直的截面的一边的长度为250mm以上的矩形截面
首先，将调整为上述成分组成的钢水进行铸造而制成铸片，作为铸片，使用与长边方向垂直的截面的一边的长度为250mm以上的矩形的铸片。
该铸片通过连续铸造法、铸锭法而制造成矩形截面的铸片。此时，如果矩形截面的一边的长度小于250mm，则在铸片凝固时硫化物粒的尺寸变大。因此，即使继续通过钢片轧制制成钢坯后，粗大的硫化物残存，因此对最终的热加工后的硫化物的微细化是不利的。因此，铸片的截面的一边的长度为250mm以上。更优选为300mm以上。应予说明，对于铸片的截面的一边的长度，上限不需要特别限制，但从接着铸造的热轧的实现性的观点考虑，上述长度优选为600mm以下。
(从铸片向钢坯进行热轧)
铸片的加热温度：1120℃以上
铸片被热轧而制成钢坯，但该热轧时的加热温度需要为1120℃以上。如果加热温度小于1120℃，则在铸造阶段，在冷却－凝固时晶出的粗大的硫化物不固溶，即使在成为钢坯后，也残存粗大的硫化物。其结果是紧接着的热加工后，硫化物也粗大的状态下，无法得到所希望的微细的硫化物的分布状态。因此，将铸片向钢坯热轧时的加热温度为1120℃以上，优选为1150℃以上。应予说明，对于铸片的加热温度，上限无需特别限制，但从抑制氧化皮损失的观点考虑，加热温度优选为1300℃以下，更优选为1250℃以下。
从铸片向钢坯的热轧的减面率：60％以上
凝固时晶出的硫化物粒的尺寸大，因此需要通过钢片轧制在一定程度上减小尺寸。如果热轧的减面率少，则保持硫化物粒大的状态而成为钢坯。因此，继续在将钢坯加工成棒钢、线材热时的加热时-轧制时，难以使硫化物粒微细化。因此，以从铸片向钢坯以60％以上的减面率进行热轧。
这里，热轧的减面率(％)可以如下求出：将热轧前的铸片的与热轧方向垂直的截面的截面积设为S0，将利用热轧制造的钢坯的与热轧方向垂直的截面的截面积作为S1，通过下式100×(S0－S1)/S0求出。
(钢坯的热加工)
加热温度：1050℃以上
将钢坯加工成棒钢或者线材热时的加热温度是重要的因素。如果加热温度小于1050℃，则硫化物不会微细分散，因此切削加工时的润滑作用变少。其结果工具磨损变大，因此工具寿命也变短。因此，钢坯的加热温度为1050℃以上。更优选为1080℃以上。应予说明，上限不需要特别限制，从抑制因氧化皮损失导致的成品率降低的观点考虑，优选为1250℃以下。
热加工的减面率：95％以上
将钢坯加工成棒钢或线材热时的减面率也是实现硫化物的微细化的重要因素。如果该减面率小于95％，则硫化物的微细化并不充分，因此将减面率的下限设为95％。这里，热加工的减面率可以通过将热轧前的钢坯的与热加工方向垂直的截面的截面积设为S1，将利用热加工制造的棒钢或者线材的与热加工方向(拉伸方向)垂直的截面的截面积作为S2，由下式100×(S1－S2)/S1求出。
通过将上述钢片的尺寸和加热温度以及钢坯尺寸与加热温度、减面率设在适当的范围，能够使硫化物微细化，提高切削性。
实施例
接下来，基于实施例详细说明本发明。
利用连续铸造机将表1所示的化学组成的钢制成与长边方向垂直的截面为表2－1以及表2－2所示的尺寸的矩形形状的铸片。将得到的铸片在表2－1和表2－2所示的制造条件下轧制成棒钢。对于本发明钢和比较钢，供于以下的试验。即将铸片以表2－1和表2－2所示的加热温度、减面率进行热轧，制成长片尺寸和短片尺寸如表2－1和表2－2所示的方坯。将得到的钢坯在表2－1和表2－2所示的加热温度下进行加热，进行热轧，制成表2－1和表2－2所示的直径的棒钢。将得到的棒钢(本发明钢和比较钢)供于以下所示的试验。
[表1]
表1
(质量％)
※)Si、Al、Ti含量[Si]+[Al]+[Ti]：适合范围(0.050～0.500)
※※)A值＝Mn/Cr比：适合范围(0.40～2.00)
※※※)B值＝(2Si+2Al+Ti)×0：适合范围(1.10×10-3～1.50×10-2)
从得到的棒钢的与轧制方向平行的截面采取试验片，对于从该截面的圆周面起径向的1/4位置，通过扫描式电子显微镜SEM(Scanning Electron Microscope，SEM)进行观察，调查钢中的硫化物的圆当量直径和数密度。这里，利用能量分散型X射线分析(Energydispersive X-ray spectrometry，EDX)进行析出物的组成分析，对于利用EDX确认为硫化物的析出物，对得到的SEM图像进行图像解析，进行2值化，求出圆当量直径和数密度。
切削性通过外周车削试验进行了评价。作为切削机械，使用西铁城制BNC-34C5，车削刀尖使用HITACHI TOOL制的超硬EX35bytes TNGG160404R-N，刀柄使用京瓷制DTGNR2020。另外，润滑剂使用Yushiro化学制Yushiroken FGE1010的15倍稀释乳液。在切削条件为切削速度150m/min、进给速度0.10mm/rev、切削深度2.0mm、加工长度10m下进行。
切削性的评价通过遍及10m长度的切削试验结束后的工具的后刀面磨损Vb进行。切削试验结束后的后刀面磨损Vb为200μm以下的情况为良好，评价为“○”，后刀面磨损超过200μm的情况为差，评价为“×”。
表2－1和表2－2中示出发明钢和比较钢的试验结果。从表2－1和表2－2可知本发明钢相对于比较钢具有良好的切削性。
[表2-1]
[表2-2]

Claims (4)

1.一种易切削钢，具有如下的成分组成：以质量％计含有C：0.08％以下、Mn：0.50～1.50％、P：0.100％以下、S：0.250～0.500％、N：0.0050～0.0150％、O：超过0.0100％且为0.0500％以下、Cr：0.50～1.50％、以及Si、Al和Ti中的1种或2种以上合计0.050～0.500％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，由下述式(1)规定的A值满足0.40～2.00，由下述式(2)规定的B值满足1.10×10-3～1.50×10-2，并且具有圆当量直径5μm以下的硫化物以3000个/mm2以上分布而成的钢组织，
A值＝[Mn]/[Cr]…… (1)
B值＝(2[Si]+2[Al]+[Ti])×[O]…… (2)
其中，[M]是[]内的元素M的含量，单位是质量％。
2.根据权利要求1所述的易切削钢，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有Ca：0.0010％以下、Se：0.30％以下、Te：0.15％以下、Bi：0.20％以下、Sn：0.020％以下、Sb：0.025％以下、B：0.010％以下、Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、V：0.20％以下、Zr：0.050％以下、Nb：0.100％以下和Mg：0.0050％以下中的至少1种。
3.一种易切削钢的制造方法，将具有如下的成分组成、与长边方向垂直的截面的一边的长度为250mm以上的矩形的铸片以加热温度1120℃以上、减面率60％以上进行轧制，制成钢坯，将该钢坯以加热温度：1050℃以上、减面率95％以上进行热加工，
所述成分组成以质量％计含有C：0.08％以下、Mn：0.50～1.50％、P：0.100％以下、S：0.250～0.500％、N：0.0050～0.0150％、O：超过0.0100％且为0.0500％以下、Cr：0.50～1.50％、以及Si、Al和Ti中的1种或2种以上合计0.050～0.500％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，由下述式(1)规定的A值满足0.40～2.00，由下述式(2)规定的B值满足1.10×10-3～1.50×10-2，
A值＝[Mn]/[Cr]…… (1)
B值＝(2[Si]+2[Al]+[Ti])×[O]…… (2)
其中，[M]是[]内的元素M的含量，单位是质量％。
4.根据权利要求3所述的易切削钢的制造方法，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有Ca：0.0010％以下、Se：0.30％以下、Te：0.15％以下、Bi：0.20％以下、Sn：0.020％以下、Sb：0.025％以下、B：0.010％以下、Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、V：0.20％以下、Zr：0.050％以下、Nb：0.100％以下以及Mg：0.0050％以下中的至少1种。
CN202180024292.0A 2020-03-31 2021-03-31 易切削钢及其制造方法 Active CN115349026B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020063748 2020-03-31
JP2020-063748 2020-03-31
PCT/JP2021/014050 WO2021201179A1 (ja) 2020-03-31 2021-03-31 快削鋼およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115349026A CN115349026A (zh) 2022-11-15
CN115349026B true CN115349026B (zh) 2024-03-12

Family

ID=77929227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180024292.0A Active CN115349026B (zh) 2020-03-31 2021-03-31 易切削钢及其制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230193440A1 (zh)
EP (1) EP4130302A1 (zh)
JP (1) JP7024921B1 (zh)
KR (1) KR20220131326A (zh)
CN (1) CN115349026B (zh)
TW (1) TWI747777B (zh)
WO (1) WO2021201179A1 (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003003234A (ja) * 2001-06-19 2003-01-08 Daido Steel Co Ltd 被削性にすぐれたプラスチック成形金型用の快削鋼
JP2004027297A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Nkk Bars & Shapes Co Ltd 表面疵の少ない被削性に優れた硫黄および硫黄複合快削鋼
JP2004176176A (ja) * 2002-11-15 2004-06-24 Nippon Steel Corp 被削性に優れる鋼
CN1580312A (zh) * 2003-08-01 2005-02-16 住友金属工业株式会社 低碳易切削钢
JP2007113038A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 Sumitomo Metal Ind Ltd 低炭素硫黄快削鋼の製造方法
CN101184859A (zh) * 2005-05-30 2008-05-21 住友金属工业株式会社 低碳硫磺快削钢
WO2009001667A1 (ja) * 2007-06-26 2008-12-31 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 低炭素硫黄快削鋼
CN101400814A (zh) * 2006-03-08 2009-04-01 住友金属工业株式会社 低碳硫磺易切削钢
KR20100018347A (ko) * 2008-08-06 2010-02-17 주식회사 포스코 절삭성이 우수한 친환경 무연쾌삭강 및 그 제조방법
CN102952995A (zh) * 2011-08-25 2013-03-06 徐芗明 环保型无铅易切削钢及其冶金方法
CN103966531A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种硫化物形态优异的低碳高硫易切削钢的生产方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH026824A (ja) 1988-06-27 1990-01-11 Mitsubishi Rayon Co Ltd 濾過方法および装置
JP3196579B2 (ja) 1995-07-11 2001-08-06 住友金属工業株式会社 強度と靭性に優れた快削非調質鋼
JP3687370B2 (ja) 1998-11-25 2005-08-24 住友金属工業株式会社 快削鋼
JP2002249823A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Kawasaki Steel Corp 快削鋼の製造方法
JP4323778B2 (ja) * 2002-11-15 2009-09-02 新日本製鐵株式会社 被削性に優れる鋼の製造方法
JP3978394B2 (ja) * 2002-12-02 2007-09-19 Ｊｆｅ条鋼株式会社 被削性に優れた硫黄および硫黄複合快削鋼
JP4310800B2 (ja) * 2003-03-05 2009-08-12 大同特殊鋼株式会社 高硫黄快削鋼
JP4265776B2 (ja) * 2004-02-18 2009-05-20 Ｊｆｅ条鋼株式会社 被削性に優れた硫黄および硫黄複合快削鋼

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003003234A (ja) * 2001-06-19 2003-01-08 Daido Steel Co Ltd 被削性にすぐれたプラスチック成形金型用の快削鋼
JP2004027297A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Nkk Bars & Shapes Co Ltd 表面疵の少ない被削性に優れた硫黄および硫黄複合快削鋼
JP2004176176A (ja) * 2002-11-15 2004-06-24 Nippon Steel Corp 被削性に優れる鋼
CN1580312A (zh) * 2003-08-01 2005-02-16 住友金属工业株式会社 低碳易切削钢
CN101184859A (zh) * 2005-05-30 2008-05-21 住友金属工业株式会社 低碳硫磺快削钢
JP2007113038A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 Sumitomo Metal Ind Ltd 低炭素硫黄快削鋼の製造方法
CN101400814A (zh) * 2006-03-08 2009-04-01 住友金属工业株式会社 低碳硫磺易切削钢
WO2009001667A1 (ja) * 2007-06-26 2008-12-31 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 低炭素硫黄快削鋼
KR20100018347A (ko) * 2008-08-06 2010-02-17 주식회사 포스코 절삭성이 우수한 친환경 무연쾌삭강 및 그 제조방법
CN102952995A (zh) * 2011-08-25 2013-03-06 徐芗明 环保型无铅易切削钢及其冶金方法
CN103966531A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种硫化物形态优异的低碳高硫易切削钢的生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7024921B1 (ja) 2022-02-24
JPWO2021201179A1 (zh) 2021-10-07
TW202138590A (zh) 2021-10-16
WO2021201179A1 (ja) 2021-10-07
TWI747777B (zh) 2021-11-21
US20230193440A1 (en) 2023-06-22
KR20220131326A (ko) 2022-09-27
EP4130302A1 (en) 2023-02-08
CN115349026A (zh) 2022-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6821097B1 (ja) 冷間加工性に優れる高硬度・高耐食性用途のマルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法
KR20200124294A (ko) 마르텐사이트계 s쾌삭 스테인리스강
JP6642237B2 (ja) 冷間鍛造用鋼およびその製造方法
JP4264329B2 (ja) 被削性に優れる鋼
KR20090128559A (ko) 저탄소 유황 쾌삭강
JP4348163B2 (ja) 被削性に優れる鋼及びその製造方法
CN115349026B (zh) 易切削钢及其制造方法
AU2006241390B2 (en) Free-cutting steel having excellent high temperature ductility
JP6668741B2 (ja) 熱間圧延棒線材
CN115362278B (zh) 易切削钢及其制造方法
JP7469612B2 (ja) 機械構造用棒鋼及びその切削方法
CN114829650B (zh) 易切削钢及其制造方法
JP2018035420A (ja) 浸炭用鋼、浸炭鋼部品及び浸炭鋼部品の製造方法
JP2000063989A (ja) 超快削鋼棒線材の製造方法及びそれによる超快削鋼棒線材
CN109790604B (zh) 冷锻用钢及其制造方法
JP6642236B2 (ja) 冷間鍛造用鋼
TWI717990B (zh) 快削鋼及其製造方法
JP2000063988A (ja) 穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材及びその製造方法
KR102034429B1 (ko) 강재 및 그 제조방법
JP2000063948A (ja) 超快削鋼棒線材及び部品の製造方法並びにそれらによる超快削鋼棒線材及び部品
JP2018035419A (ja) 浸炭用鋼、浸炭鋼部品及び浸炭鋼部品の製造方法
JP4222112B2 (ja) 高硫黄快削鋼
JPH0456103B2 (zh)
JP2018035418A (ja) 浸炭用鋼、浸炭鋼部品及び浸炭鋼部品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant