JP2000026935A - 高速切削用快削鋼 - Google Patents
高速切削用快削鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２００ｍ／min以上の高速切削速度領域にお
いて工具摩耗を抑制する高速切削用快削鋼を提供する。 【解決手段】 Ａｌ、Ｂ、Ｎを含有し、切削時に切削工
具面上にＡｌＮの付着物を生成することを特徴とする高
速切削用快削鋼。
いて工具摩耗を抑制する高速切削用快削鋼を提供する。 【解決手段】 Ａｌ、Ｂ、Ｎを含有し、切削時に切削工
具面上にＡｌＮの付着物を生成することを特徴とする高
速切削用快削鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高速切削用快削鋼に
関し、特に、高切削速度で切削するときの工具寿命に優
れたＡｌ、Ｂ、Ｎ添加の高速切削用快削鋼に関する。
関し、特に、高切削速度で切削するときの工具寿命に優
れたＡｌ、Ｂ、Ｎ添加の高速切削用快削鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の快削鋼の多くは鋼中の介在物によ
る被削性向上を行っている。低切削速度ではＭｎＳ、Ｐ
ｂ、高切削速度域ではＣａ系複合酸化物が主体で実用化
されているが、ＭｎＳと同系統ではＭｎＳｅ、ＭｎＴ
ｅ、Ｐｂと同系統ではＢｉも用いられている。Ｃａ系複
合酸化物は切削工具面上に付着し、工具と被削材との直
接接触を防ぎ、工具の摩耗を抑制する。
る被削性向上を行っている。低切削速度ではＭｎＳ、Ｐ
ｂ、高切削速度域ではＣａ系複合酸化物が主体で実用化
されているが、ＭｎＳと同系統ではＭｎＳｅ、ＭｎＴ
ｅ、Ｐｂと同系統ではＢｉも用いられている。Ｃａ系複
合酸化物は切削工具面上に付着し、工具と被削材との直
接接触を防ぎ、工具の摩耗を抑制する。
【０００３】ところが、近年の地球環境問題からＰｂ不
使用の動きがあり、また、能率向上の点から高速切削の
動きがある。これは連続切削のみならず、フライス盤な
どによる断続切削においても同様にみられる傾向であ
る。このＰｂ不使用および高速切削の両者に対応するた
め、最近ＢＮ添加鋼が開発され、特開昭６０−１１６７
４４号公報、特開昭６３−１６２８３９号公報、特開平
３−１００４７号公報、特開平３−６４４２９号公報、
特開平６−１４５８８９号公報、特開平６−１４５８９
０号公報などに開示されている。
使用の動きがあり、また、能率向上の点から高速切削の
動きがある。これは連続切削のみならず、フライス盤な
どによる断続切削においても同様にみられる傾向であ
る。このＰｂ不使用および高速切削の両者に対応するた
め、最近ＢＮ添加鋼が開発され、特開昭６０−１１６７
４４号公報、特開昭６３−１６２８３９号公報、特開平
３−１００４７号公報、特開平３−６４４２９号公報、
特開平６−１４５８８９号公報、特開平６−１４５８９
０号公報などに開示されている。
【０００４】特開昭６０−１１６７４４号公報はＡｌ2
Ｏ3を抑制するためＡｌを制限しており、切削速度２０
０ｍ／minでの効果を示している。特開昭６３−１６２
８３９号公報はＣａ-Ｓ複合添加で切削速度１５５ｍ／m
inでの効果を示している。特開平３−１００４７号公報
は浸炭鋼をセラミック工具やＣＢＮ工具で切削する場合
に限定されており、切削速度１００ｍ／minでの効果を
示している。特開平３−６４４２９号公報は工具鋼切削
時に切削速度１５０ｍ／minでの効果を示している。特
開平６−１４５８８９号公報はＣａ複合添加により切削
速度４００ｍ／minでの効果を示している。特開平６−
１４５８９０号公報は切削速度１５０ｍ／minでの効果
を示している。
Ｏ3を抑制するためＡｌを制限しており、切削速度２０
０ｍ／minでの効果を示している。特開昭６３−１６２
８３９号公報はＣａ-Ｓ複合添加で切削速度１５５ｍ／m
inでの効果を示している。特開平３−１００４７号公報
は浸炭鋼をセラミック工具やＣＢＮ工具で切削する場合
に限定されており、切削速度１００ｍ／minでの効果を
示している。特開平３−６４４２９号公報は工具鋼切削
時に切削速度１５０ｍ／minでの効果を示している。特
開平６−１４５８８９号公報はＣａ複合添加により切削
速度４００ｍ／minでの効果を示している。特開平６−
１４５８９０号公報は切削速度１５０ｍ／minでの効果
を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−１４５８８９号公報を除いて２００ｍ／minを超え
る切削速度での効果は不明である。特開平６−１４５８
８９号公報については４００ｍ／minでの効果を述べて
いるが、これはＣａ系複合酸化物の効果が大きい。とこ
ろが、Ｃａ添加は鋼塊鋳造時代には歩留まりもよかった
が、現在の連続鋳造では歩留まりが悪く、必要な特性が
得られる可能性が小さい。また、ＢＮは高速切削速度で
は効果がないことも示されている。
６−１４５８８９号公報を除いて２００ｍ／minを超え
る切削速度での効果は不明である。特開平６−１４５８
８９号公報については４００ｍ／minでの効果を述べて
いるが、これはＣａ系複合酸化物の効果が大きい。とこ
ろが、Ｃａ添加は鋼塊鋳造時代には歩留まりもよかった
が、現在の連続鋳造では歩留まりが悪く、必要な特性が
得られる可能性が小さい。また、ＢＮは高速切削速度で
は効果がないことも示されている。
【０００６】さらに、特開平３−６４４２９号公報およ
び特開平６−１４５８８９号公報を除いて連続切削での
効果しか示されておらず、断続切削での効果は不明であ
る。また、特開平３−６４４２９号公報および特開平６
−１４５８８９号公報は切削速度２００ｍ／min未満に
おける断続切削での効果が示されているのみである。断
続切削は連続切削に比べて大きな衝撃力を受けるため、
工具摩耗の進行が速く、連続切削での工具をそのまま適
用することは必ずしもできない。
び特開平６−１４５８８９号公報を除いて連続切削での
効果しか示されておらず、断続切削での効果は不明であ
る。また、特開平３−６４４２９号公報および特開平６
−１４５８８９号公報は切削速度２００ｍ／min未満に
おける断続切削での効果が示されているのみである。断
続切削は連続切削に比べて大きな衝撃力を受けるため、
工具摩耗の進行が速く、連続切削での工具をそのまま適
用することは必ずしもできない。
【０００７】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたもので、２００ｍ／min以上の高速切削速度域に
おいて、連続切削のみならず断続切削の場合においても
工具寿命に優れた高速切削用快削鋼を提供することを目
的とする。
されたもので、２００ｍ／min以上の高速切削速度域に
おいて、連続切削のみならず断続切削の場合においても
工具寿命に優れた高速切削用快削鋼を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
達成するため、鋭意検討を行い、以下のような従来にな
い新知見を得た。
達成するため、鋭意検討を行い、以下のような従来にな
い新知見を得た。
【０００９】（１）Ｃａを含まない鋼において２００ｍ
／min以上の高速切削速度域での工具摩耗抑制には工具
面上にＡｌＮを付着させることが効果的である。
／min以上の高速切削速度域での工具摩耗抑制には工具
面上にＡｌＮを付着させることが効果的である。
【００１０】（２）工具面上にＡｌＮを付着させるには
鋼中にＡｌ、Ｂ、Ｎの適量添加が有効である。すなわ
ち、工具に直接ＡｌＮをコーティングしたものではこの
ような効果はなく、鋼中でのＡｌＮの存在は工具面上に
ＡｌＮ付着物を生成させない。鋼中ＡｌとＢＮの複合添
加によって初めて効果が認められることを見いだした。
鋼中にＡｌ、Ｂ、Ｎの適量添加が有効である。すなわ
ち、工具に直接ＡｌＮをコーティングしたものではこの
ような効果はなく、鋼中でのＡｌＮの存在は工具面上に
ＡｌＮ付着物を生成させない。鋼中ＡｌとＢＮの複合添
加によって初めて効果が認められることを見いだした。
【００１１】すなわち、本発明は、Ａｌ、Ｂ、Ｎを含有
し、切削時に切削工具面上にＡｌＮの付着物を生成する
ことを特徴とする高速切削用快削鋼を提供する。なお、
本発明においては、Ａｌ、Ｂ、Ｎの含有量は、この高速
切削用快削鋼を基準（１００重量％）としたとき、それ
ぞれＡｌ０.０１〜０.１５重量％、Ｂ０.００３０〜０.
０２０重量％、Ｎ０.００５０〜０.０２０重量％である
ことが好ましい。
し、切削時に切削工具面上にＡｌＮの付着物を生成する
ことを特徴とする高速切削用快削鋼を提供する。なお、
本発明においては、Ａｌ、Ｂ、Ｎの含有量は、この高速
切削用快削鋼を基準（１００重量％）としたとき、それ
ぞれＡｌ０.０１〜０.１５重量％、Ｂ０.００３０〜０.
０２０重量％、Ｎ０.００５０〜０.０２０重量％である
ことが好ましい。
【００１２】また、本発明においては、Ｃａを実質的に
含有しないことが好ましい。
含有しないことが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１４】本発明に係る高速切削用快削鋼は、Ａｌ、
ＢおよびＮを含有し、切削時に切削工具面上にＡｌＮの
付着物を生成するものである。
ＢおよびＮを含有し、切削時に切削工具面上にＡｌＮの
付着物を生成するものである。
【００１５】かかる高速切削用快削鋼の製造において、
Ａｌ、Ｂ、Ｎ含有量が、この高速切削用快削鋼を基準
（１００重量％）としたとき、Ａｌ０．０１〜０．１５
重量％、Ｂ０．００３０〜０．０２０重量％、Ｎ０．０
０５０〜０．０２０重量％となるようにＡｌ、Ｂ、Ｎを
添加することが好ましい。ここで、Ａｌ、Ｂ、Ｎ含有量
を上述のように限定したのは以下の理由による。
Ａｌ、Ｂ、Ｎ含有量が、この高速切削用快削鋼を基準
（１００重量％）としたとき、Ａｌ０．０１〜０．１５
重量％、Ｂ０．００３０〜０．０２０重量％、Ｎ０．０
０５０〜０．０２０重量％となるようにＡｌ、Ｂ、Ｎを
添加することが好ましい。ここで、Ａｌ、Ｂ、Ｎ含有量
を上述のように限定したのは以下の理由による。
【００１６】Ａｌは鋼の脱酸に必要であり、かつ高速切
削時の工具面上にＡｌＮ付着物を生成するのに必要な元
素である。その含有量については、０.０１重量％未満
では工具摩耗抑制の効果がなく、０.１５重量％を超え
ると飽和するため、０.０１〜０．１５重量％とするの
が好ましい。
削時の工具面上にＡｌＮ付着物を生成するのに必要な元
素である。その含有量については、０.０１重量％未満
では工具摩耗抑制の効果がなく、０.１５重量％を超え
ると飽和するため、０.０１〜０．１５重量％とするの
が好ましい。
【００１７】ＢとＮは鋼中で結合し、ＢＮ（窒化ホウ
素）となる。これが高速切削時に工具面上で鋼中のＡｌ
と反応してＡｌＮとなり、工具面上に付着する。Ａｌと
反応するのに必要なＢＮ量を確保するために、Ｂの含有
量は０.００３０重量％以上、Ｎは０.００５０重量％以
上であることが好ましい。一方、Ｂの含有量が０.０２
０重量％、Ｎの含有量が０.０２０重量％を超えると効
果が飽和するため、Ｂは０.００３０〜０.０２０重量
％、Ｎは０.００５０〜０.０２０重量％とするのが好ま
しい。
素）となる。これが高速切削時に工具面上で鋼中のＡｌ
と反応してＡｌＮとなり、工具面上に付着する。Ａｌと
反応するのに必要なＢＮ量を確保するために、Ｂの含有
量は０.００３０重量％以上、Ｎは０.００５０重量％以
上であることが好ましい。一方、Ｂの含有量が０.０２
０重量％、Ｎの含有量が０.０２０重量％を超えると効
果が飽和するため、Ｂは０.００３０〜０.０２０重量
％、Ｎは０.００５０〜０.０２０重量％とするのが好ま
しい。
【００１８】また、一般的にＣａ含有鋼は高速での工具
摩耗抑制効果があるといわれており、本発明に係る快削
鋼において上記Ａｌ、Ｂ、ＮとともにＣａ複合添加の場
合にも本発明の効果を失うものではない。ただし、Ｃａ
は連続鋳造では歩留まりが悪く、また、Ｃａ添加による
複合効果はないため、本発明に係る快削鋼においてはＣ
ａを実質的に含有しないことが好ましい。具体的には、
Ｃａ含有量は、快削鋼を基準（１００重量％）としたと
き０．００１０重量％以下であることが好ましい。
摩耗抑制効果があるといわれており、本発明に係る快削
鋼において上記Ａｌ、Ｂ、ＮとともにＣａ複合添加の場
合にも本発明の効果を失うものではない。ただし、Ｃａ
は連続鋳造では歩留まりが悪く、また、Ｃａ添加による
複合効果はないため、本発明に係る快削鋼においてはＣ
ａを実質的に含有しないことが好ましい。具体的には、
Ｃａ含有量は、快削鋼を基準（１００重量％）としたと
き０．００１０重量％以下であることが好ましい。
【００１９】なお、本発明に係る快削鋼は、上記Ａｌ、
Ｂ、Ｎを含有する炭素鋼、合金鋼、工具鋼、軸受鋼、ス
テンレス鋼等を含むものである。
Ｂ、Ｎを含有する炭素鋼、合金鋼、工具鋼、軸受鋼、ス
テンレス鋼等を含むものである。
【００２０】
【実施例】以下に、本発明による工具の摩耗抑制効果
を、旋盤による連続切削における場合を実施例１、フラ
イス盤による断続切削における場合を実施例２として詳
述する。
を、旋盤による連続切削における場合を実施例１、フラ
イス盤による断続切削における場合を実施例２として詳
述する。
【００２１】［実施例１］表１に示す化学成分の鋼１５
０ｋｇを真空溶解炉にて溶製し、１５０ｋｇ鋼塊にした
後、熱間鍛造（１２００℃、７０ｍｍφ）、焼ならし
（８５０℃、２時間加熱後空冷）し、試験に供した。
０ｋｇを真空溶解炉にて溶製し、１５０ｋｇ鋼塊にした
後、熱間鍛造（１２００℃、７０ｍｍφ）、焼ならし
（８５０℃、２時間加熱後空冷）し、試験に供した。
【００２２】
【表１】
【００２３】切削は旋盤による乾式長手旋削を行った。
条件は表２の通りである。逃げ面摩耗の測定を行い、摩
耗幅が０.１ｍｍとなる時間（分）で評価した。表３に
結果を示す。
条件は表２の通りである。逃げ面摩耗の測定を行い、摩
耗幅が０.１ｍｍとなる時間（分）で評価した。表３に
結果を示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】表３より、切削速度１００ｍ／minでは本
発明鋼（Ｎｏ．１〜６）と比較鋼（Ｎｏ．７〜１１）と
の間で摩耗速度に差はほとんどみられないが、２００ｍ
／minになると本発明鋼と比較鋼では明らかに摩耗速度
に差がみられる。この傾向は切削速度が５００ｍ／min
になっても変わらず、本発明鋼はかなり高い切削速度域
まで摩耗抑制効果が持続し、比較鋼よりも工具寿命に優
れていることが分かる。
発明鋼（Ｎｏ．１〜６）と比較鋼（Ｎｏ．７〜１１）と
の間で摩耗速度に差はほとんどみられないが、２００ｍ
／minになると本発明鋼と比較鋼では明らかに摩耗速度
に差がみられる。この傾向は切削速度が５００ｍ／min
になっても変わらず、本発明鋼はかなり高い切削速度域
まで摩耗抑制効果が持続し、比較鋼よりも工具寿命に優
れていることが分かる。
【００２７】本発明鋼（Ｎｏ.２）および比較鋼（Ｎｏ.
１０）を切削速度３００ｍ／minで５分間切削した後の
工具面上を電子線マイクロアナライザ−（ＥＰＭＡ）に
て分析した結果を図１に示す。本発明鋼（Ｎｏ.２）で
はＡｌ、Ｎが観察された。Ｘ線回折によりＡｌＮと同定
され、工具面上にＡｌＮが付着していることがわかっ
た。一方、比較鋼（Ｎｏ.１０）ではＡｌ、Ｎは観察さ
れなかった。
１０）を切削速度３００ｍ／minで５分間切削した後の
工具面上を電子線マイクロアナライザ−（ＥＰＭＡ）に
て分析した結果を図１に示す。本発明鋼（Ｎｏ.２）で
はＡｌ、Ｎが観察された。Ｘ線回折によりＡｌＮと同定
され、工具面上にＡｌＮが付着していることがわかっ
た。一方、比較鋼（Ｎｏ.１０）ではＡｌ、Ｎは観察さ
れなかった。
【００２８】［実施例２］実施例１と同じ被削材を供試
材として用い、切削はフライス盤による乾式断続切削を
行った。条件は表４の通りである。逃げ面摩耗の測定を
行い、条件１〜３では摩耗幅が０．１ｍｍとなる時間
（分）で評価し、条件４、５では摩耗幅が０．２ｍｍと
なる時間（分）で評価した。表５に結果を示す。
材として用い、切削はフライス盤による乾式断続切削を
行った。条件は表４の通りである。逃げ面摩耗の測定を
行い、条件１〜３では摩耗幅が０．１ｍｍとなる時間
（分）で評価し、条件４、５では摩耗幅が０．２ｍｍと
なる時間（分）で評価した。表５に結果を示す。
【００２９】
【表４】
【００３０】
【表５】
【００３１】表５より、切削速度１５０ｍ／min（条件
１）では本発明鋼（Ｎｏ．１〜６）と比較鋼（Ｎｏ．７
〜１１）との間で摩耗速度に差はほとんどみられない
が、２００ｍ／min以上の条件２〜５になると本発明鋼
と比較鋼とでは明らかに摩耗速度に差がみられる。この
傾向は切削速度３８９ｍ／min（条件５）になっても変
わらず、本発明鋼は断続切削においても高い切削速度域
まで摩耗抑制効果が持続し、比較鋼よりも工具寿命に優
れていることがわかる。
１）では本発明鋼（Ｎｏ．１〜６）と比較鋼（Ｎｏ．７
〜１１）との間で摩耗速度に差はほとんどみられない
が、２００ｍ／min以上の条件２〜５になると本発明鋼
と比較鋼とでは明らかに摩耗速度に差がみられる。この
傾向は切削速度３８９ｍ／min（条件５）になっても変
わらず、本発明鋼は断続切削においても高い切削速度域
まで摩耗抑制効果が持続し、比較鋼よりも工具寿命に優
れていることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば２０
０ｍ／min以上の高速切削速度域での切削時の工具寿命
に優れた快削鋼が得られ、切削時の能率が向上し、ま
た、Ｐｂ非添加で地球環境問題にも配慮しており、産業
上極めて有効である。
０ｍ／min以上の高速切削速度域での切削時の工具寿命
に優れた快削鋼が得られ、切削時の能率が向上し、ま
た、Ｐｂ非添加で地球環境問題にも配慮しており、産業
上極めて有効である。
【図１】 本発明鋼（Ｎｏ．２）と比較鋼（Ｎｏ．１
０）のＥＰＭＡによる分析結果を示す電子顕微鏡写真。
０）のＥＰＭＡによる分析結果を示す電子顕微鏡写真。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ａｌ、Ｂ、Ｎを含有し、切削時に切削工
具面上にＡｌＮの付着物を生成することを特徴とする高
速切削用快削鋼。 - 【請求項２】 Ａｌ、Ｂ、Ｎの含有量は、それぞれＡｌ
０.０１〜０.１５重量％、Ｂ０.００３０〜０.０２０重
量％、Ｎ０.００５０〜０.０２０重量％であることを特
徴とする請求項１に記載の高速切削用快削鋼。 - 【請求項３】 Ｃａを実質的に含有しないことを特徴と
する請求項１または２に記載の高速切削用快削鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12397699A JP3743207B2 (ja) | 1998-05-01 | 1999-04-30 | 高速切削用快削鋼 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-122287 | 1998-05-01 | ||
| JP12228798 | 1998-05-01 | ||
| JP12397699A JP3743207B2 (ja) | 1998-05-01 | 1999-04-30 | 高速切削用快削鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000026935A true JP2000026935A (ja) | 2000-01-25 |
| JP3743207B2 JP3743207B2 (ja) | 2006-02-08 |
Family
ID=26459433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12397699A Expired - Fee Related JP3743207B2 (ja) | 1998-05-01 | 1999-04-30 | 高速切削用快削鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3743207B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107020A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Jfe Bars & Shapes Corp | 工具寿命に優れたｂｎ快削鋼 |
| JP2017057474A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 快削鋼 |
| JP2017057475A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 快削鋼 |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP12397699A patent/JP3743207B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107020A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Jfe Bars & Shapes Corp | 工具寿命に優れたｂｎ快削鋼 |
| JP2017057474A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 快削鋼 |
| JP2017057475A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 快削鋼 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3743207B2 (ja) | 2006-02-08 |
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