JP2000265243A - Ｂｉ快削鋼 - Google Patents
Ｂｉ快削鋼Info
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- JP2000265243A JP2000265243A JP6713699A JP6713699A JP2000265243A JP 2000265243 A JP2000265243 A JP 2000265243A JP 6713699 A JP6713699 A JP 6713699A JP 6713699 A JP6713699 A JP 6713699A JP 2000265243 A JP2000265243 A JP 2000265243A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被削性、殊に切削工程の自動化で最も重要と
なる切屑処理性が飛躍的に高められたＢｉ快削鋼を提供
すること。 【解決手段】 鋼材の圧延方向断面１ｍｍ2の視野内に
観察される面積１μｍ2以上のＢｉ介在物の個数とＢｉ
含有率との下記式（１）で示される比が５０以上である
切屑処理性に優れたＢｉ快削綱を開示する。 ［Ｂｉ介在物個数（個／ｍｍ2）］／［Ｂｉ含有率（質
量％）×１０］…（１）
なる切屑処理性が飛躍的に高められたＢｉ快削鋼を提供
すること。 【解決手段】 鋼材の圧延方向断面１ｍｍ2の視野内に
観察される面積１μｍ2以上のＢｉ介在物の個数とＢｉ
含有率との下記式（１）で示される比が５０以上である
切屑処理性に優れたＢｉ快削綱を開示する。 ［Ｂｉ介在物個数（個／ｍｍ2）］／［Ｂｉ含有率（質
量％）×１０］…（１）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被削性、とくに切
屑処理性に優れたＢｉ快削鋼に関するものである。
屑処理性に優れたＢｉ快削鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋼材の被削性を改善するための手段とし
ては、鉛や硫黄の如き被削性向上元素の添加が広く実用
化されている。このうち鉛を添加した鉛快削鋼は、被削
性、とりわけ切屑処理性に優れており、近年における切
削工程の自動化に大きく貢献してきた。しかも鉛は鋼中
に粒状で微細に分散しているため、鉛を添加しないもの
に比べても機械的性質の劣化が少ないことから、広範囲
に実用化されてきた。
ては、鉛や硫黄の如き被削性向上元素の添加が広く実用
化されている。このうち鉛を添加した鉛快削鋼は、被削
性、とりわけ切屑処理性に優れており、近年における切
削工程の自動化に大きく貢献してきた。しかも鉛は鋼中
に粒状で微細に分散しているため、鉛を添加しないもの
に比べても機械的性質の劣化が少ないことから、広範囲
に実用化されてきた。
【０００３】ところが近年、有害な鉛を含む鉛快削鋼の
製造・使用について環境汚染の問題が提起されるにおよ
び、その汎用化が見直されており、鉛快削鋼の使用は急
速に低減していくものと推測される。
製造・使用について環境汚染の問題が提起されるにおよ
び、その汎用化が見直されており、鉛快削鋼の使用は急
速に低減していくものと推測される。
【０００４】一方、硫黄を添加した硫黄快削鋼は、圧延
方向に延伸した硫化物系介在物の影響により、過多に硫
黄を含有させると圧延方向に対して垂直方向（以下、横
目という）の機械的性質が悪影響を受け、機械部品とし
ての要求特性を満足し得なくなったり、熱間鍛造や冷間
鍛造時に延伸した硫化物系介在物が起点となって割れを
生じ易くなり、更には、部品成形後の高周波焼入れ処理
を行う場合にも割れを起こし易くなるという問題を抱え
ている。そのため硫黄の添加量が制限され、鉛快削鋼に
比べると被削性が十分でない。
方向に延伸した硫化物系介在物の影響により、過多に硫
黄を含有させると圧延方向に対して垂直方向（以下、横
目という）の機械的性質が悪影響を受け、機械部品とし
ての要求特性を満足し得なくなったり、熱間鍛造や冷間
鍛造時に延伸した硫化物系介在物が起点となって割れを
生じ易くなり、更には、部品成形後の高周波焼入れ処理
を行う場合にも割れを起こし易くなるという問題を抱え
ている。そのため硫黄の添加量が制限され、鉛快削鋼に
比べると被削性が十分でない。
【０００５】上記以外の被削性向上手段としてＢｉ快削
鋼が知られており、例えば特開昭５６−３５７５８号、
同５６−３８４５３号、同６０−１５２６５３等などが
提案されているが、Ｂｉ介在物の存在形態が被削性にど
の様な影響を及ぼすかについては、十分な研究がなされ
ているとは言えない。
鋼が知られており、例えば特開昭５６−３５７５８号、
同５６−３８４５３号、同６０−１５２６５３等などが
提案されているが、Ｂｉ介在物の存在形態が被削性にど
の様な影響を及ぼすかについては、十分な研究がなされ
ているとは言えない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、特にＢｉ快削鋼に
注目し、従来のＢｉ快削鋼と同レベルのＢｉ添加量であ
っても、被削性、殊に切削工程の自動化で最も重要とな
る切屑処理性が飛躍的に高められたＢｉ快削鋼を提供す
ることにある。
情に着目してなされたものであって、特にＢｉ快削鋼に
注目し、従来のＢｉ快削鋼と同レベルのＢｉ添加量であ
っても、被削性、殊に切削工程の自動化で最も重要とな
る切屑処理性が飛躍的に高められたＢｉ快削鋼を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るＢｉ快削鋼とは、圧延方向断面１
ｍｍ2の視野内に観察される面積１μｍ2以上のＢｉ介在
物の個数とＢｉ含有率との下記式（１）で示される比を
５０以上、より好ましくは７０以上とし、特に切屑処理
性を著しく高めたところに要旨がある。 ［Ｂｉ介在物個数（個／ｍｍ2）］／［Ｂｉ含有率（質量％）×１０］…（１） 上記本発明においては、鋼材中のＢｉ含有量を０．０１
〜０．３質量％の範囲とすれば、上記式（１）の値をよ
り確実に５０以上とすることができるので好ましい。
のできた本発明に係るＢｉ快削鋼とは、圧延方向断面１
ｍｍ2の視野内に観察される面積１μｍ2以上のＢｉ介在
物の個数とＢｉ含有率との下記式（１）で示される比を
５０以上、より好ましくは７０以上とし、特に切屑処理
性を著しく高めたところに要旨がある。 ［Ｂｉ介在物個数（個／ｍｍ2）］／［Ｂｉ含有率（質量％）×１０］…（１） 上記本発明においては、鋼材中のＢｉ含有量を０．０１
〜０．３質量％の範囲とすれば、上記式（１）の値をよ
り確実に５０以上とすることができるので好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明者らは前述した様な課題の
下で、特にＢｉ快削鋼を対象として、従来のＢｉ快削鋼
と同レベルのＢｉ含有量で、切削性、特に切屑処理性の
一層の向上を期して鋭意研究を進めてきた。その結果、
前記式（１）で示される鋼材の圧延方向断面１ｍｍ2の
視野内に観察される面積１μｍ2以上のＢｉ介在物の個
数とＢｉ含有率の比が５０以上であるものは、安定して
高レベルの切屑処理性を示すことを知り、本発明に想到
したものである。
下で、特にＢｉ快削鋼を対象として、従来のＢｉ快削鋼
と同レベルのＢｉ含有量で、切削性、特に切屑処理性の
一層の向上を期して鋭意研究を進めてきた。その結果、
前記式（１）で示される鋼材の圧延方向断面１ｍｍ2の
視野内に観察される面積１μｍ2以上のＢｉ介在物の個
数とＢｉ含有率の比が５０以上であるものは、安定して
高レベルの切屑処理性を示すことを知り、本発明に想到
したものである。
【０００９】Ｂｉは鉛と同様に融点が低く、切削加工時
に鋼材温度が上昇したときに溶融金属脆化を起こし、工
具面上での潤滑作用の向上によって切屑処理性が高めら
れると考えられているが、如何なる存在形態のときにそ
の効果がより有効に発揮されるか、という観点からの研
究は現在のところなされていない。
に鋼材温度が上昇したときに溶融金属脆化を起こし、工
具面上での潤滑作用の向上によって切屑処理性が高めら
れると考えられているが、如何なる存在形態のときにそ
の効果がより有効に発揮されるか、という観点からの研
究は現在のところなされていない。
【００１０】そこで、Ｂｉ添加による切屑処理性向上効
果がＢｉ介在物の存在形態によってどの様に変わってく
るか、また該存在形態をどの様に調整すればＢｉの上記
添加効果がより有効に活かされるか、という観点から研
究を進めた結果、前記式（１）で示される比が５０以
上、より好ましくは７０以上となる様にＢｉ介在物を微
細分散させたものは、前述したＢｉによる溶融金属脆化
および潤滑作用がより効果的に発揮され、切屑処理性が
確実かつより有効に発揮されることをつきとめたのであ
る。
果がＢｉ介在物の存在形態によってどの様に変わってく
るか、また該存在形態をどの様に調整すればＢｉの上記
添加効果がより有効に活かされるか、という観点から研
究を進めた結果、前記式（１）で示される比が５０以
上、より好ましくは７０以上となる様にＢｉ介在物を微
細分散させたものは、前述したＢｉによる溶融金属脆化
および潤滑作用がより効果的に発揮され、切屑処理性が
確実かつより有効に発揮されることをつきとめたのであ
る。
【００１１】ここで、被検面内に観察される面積１μｍ
2以上のＢｉ介在物の個数を切屑処理性の評価対象とし
て選択したのは、鋼中に微分散したＢｉ介在物のうち、
被削加工時における前記溶融金属脆化と潤滑作用による
切屑処理性に影響を及ぼすＢｉ介在物は、その面積が１
μｍ2以上のものであり、これ未満のＢｉ介在物は切屑
処理性の改善に殆ど寄与しないからである。また、前記
式（１）で示される比を５０以上に規定したのは、後記
実施例でも明らかにする通り５０未満では本発明が意図
するレベルの切屑処理性を確保できないからである。
2以上のＢｉ介在物の個数を切屑処理性の評価対象とし
て選択したのは、鋼中に微分散したＢｉ介在物のうち、
被削加工時における前記溶融金属脆化と潤滑作用による
切屑処理性に影響を及ぼすＢｉ介在物は、その面積が１
μｍ2以上のものであり、これ未満のＢｉ介在物は切屑
処理性の改善に殆ど寄与しないからである。また、前記
式（１）で示される比を５０以上に規定したのは、後記
実施例でも明らかにする通り５０未満では本発明が意図
するレベルの切屑処理性を確保できないからである。
【００１２】なお、鋼中のＢｉ含有量の絶対量が不足す
る場合は、前記式（１）で示される比を満たすＢｉ介在
物を確保し難くなるので、鋼中のＢｉ含有量は０．０１
％以上、より好ましくは０．０３％以上を確保すること
が望ましい。しかし、Ｂｉ含有量が０．３％を超える
と、切屑処理性は飽和状態に達してそれ以上の被削性向
上効果は殆ど現われず、鋼材の靭性が著しく阻害される
ので、０．３％以下、より好ましくは０．１５％以下に
抑えることが望ましい。
る場合は、前記式（１）で示される比を満たすＢｉ介在
物を確保し難くなるので、鋼中のＢｉ含有量は０．０１
％以上、より好ましくは０．０３％以上を確保すること
が望ましい。しかし、Ｂｉ含有量が０．３％を超える
と、切屑処理性は飽和状態に達してそれ以上の被削性向
上効果は殆ど現われず、鋼材の靭性が著しく阻害される
ので、０．３％以下、より好ましくは０．１５％以下に
抑えることが望ましい。
【００１３】鋼中に微分散されるＢｉ介在物サイズの調
整は、溶製段階で溶鋼中に添加するＢｉ供給源のサイズ
を変えることによって容易に行なうことができる。即ち
Ｂｉは、凝固点が２７３℃であって鋼材の凝固点（１５
００℃以上）に比べて非常に低いため、溶製から圧延段
階までは鋼中では液状として存在し、圧延鋼材が２７３
℃以下にまで降温した時点で初めて凝固する。またＢｉ
は、溶鋼に対する親和性が小さく且つ密度は９．８ｇ／
ｃｍ3で鉄の密度（７．８ｇ／ｃｍ3）と大きな差がな
く、また鋼内に固溶することなくＢｉ粒状で鋼材中に分
散し易い。従って、Ｂｉを微細な粉状で溶鋼中に添加し
て溶鋼を電磁攪拌やガスバブリング等により十分に攪拌
すると共に、鋳造時の凝固速度をうまくコントロールし
てやれば、添加Ｂｉのサイズに応じて鋼材中にＢｉを微
分散状態で均一に分布させることができる。
整は、溶製段階で溶鋼中に添加するＢｉ供給源のサイズ
を変えることによって容易に行なうことができる。即ち
Ｂｉは、凝固点が２７３℃であって鋼材の凝固点（１５
００℃以上）に比べて非常に低いため、溶製から圧延段
階までは鋼中では液状として存在し、圧延鋼材が２７３
℃以下にまで降温した時点で初めて凝固する。またＢｉ
は、溶鋼に対する親和性が小さく且つ密度は９．８ｇ／
ｃｍ3で鉄の密度（７．８ｇ／ｃｍ3）と大きな差がな
く、また鋼内に固溶することなくＢｉ粒状で鋼材中に分
散し易い。従って、Ｂｉを微細な粉状で溶鋼中に添加し
て溶鋼を電磁攪拌やガスバブリング等により十分に攪拌
すると共に、鋳造時の凝固速度をうまくコントロールし
てやれば、添加Ｂｉのサイズに応じて鋼材中にＢｉを微
分散状態で均一に分布させることができる。
【００１４】鋼中に添加するＢｉ源としては、金属Ｂｉ
をそのまま使用してもよいが、Ｂｉ酸化物として添加す
ることも可能である。しかしてＢｉ酸化物は高温条件下
で容易に還元され、特に高温の溶鋼と接触すると溶鋼中
の炭素やアルミニウムによって速やかに還元されＢｉと
なるからである。また酸化ビスマスは融点が８２０℃で
あって金属ビスマスの融点よりもかなり高いので、ビス
マスを金属として添加するよりも酸化物として添加した
方が、添加時におけるＢｉ原料粒子相互の付着成長が抑
えられ、鋼内への微分散は促進されると考えられる。
をそのまま使用してもよいが、Ｂｉ酸化物として添加す
ることも可能である。しかしてＢｉ酸化物は高温条件下
で容易に還元され、特に高温の溶鋼と接触すると溶鋼中
の炭素やアルミニウムによって速やかに還元されＢｉと
なるからである。また酸化ビスマスは融点が８２０℃で
あって金属ビスマスの融点よりもかなり高いので、ビス
マスを金属として添加するよりも酸化物として添加した
方が、添加時におけるＢｉ原料粒子相互の付着成長が抑
えられ、鋼内への微分散は促進されると考えられる。
【００１５】また、Ｂｉ原料の添加形態としては、粉末
状のものを不活性ガス等のキャリヤガスと共に溶鋼中に
吹き込む方法、或いはＢｉ原料粉末を鉄製のケーシング
内に充填して引き伸ばしたワイヤ状で湯面上から供給す
る方法等を採用すればよい。
状のものを不活性ガス等のキャリヤガスと共に溶鋼中に
吹き込む方法、或いはＢｉ原料粉末を鉄製のケーシング
内に充填して引き伸ばしたワイヤ状で湯面上から供給す
る方法等を採用すればよい。
【００１６】なお本発明において鋼材中に微分散したＢ
ｉ介在物の測定は、次の様にして行なった。即ち、溶製
段階でＢｉが添加された鋼材の圧延方向に平行な断面を
研磨し、その断面をＳＥＭで観察することにより反射電
子像を撮影する（倍率２００倍）。この写真を自動測定
装置にかけ、１ｍｍ2の視野内に観察される面積１μｍ2
以上のＢｉ介在物個数を測定する。この時、上記断面内
の任意に選択した５個所について同様の測定を行ない、
その平均値を介在物個数とした。
ｉ介在物の測定は、次の様にして行なった。即ち、溶製
段階でＢｉが添加された鋼材の圧延方向に平行な断面を
研磨し、その断面をＳＥＭで観察することにより反射電
子像を撮影する（倍率２００倍）。この写真を自動測定
装置にかけ、１ｍｍ2の視野内に観察される面積１μｍ2
以上のＢｉ介在物個数を測定する。この時、上記断面内
の任意に選択した５個所について同様の測定を行ない、
その平均値を介在物個数とした。
【００１７】本発明は、上記の様に鋼中に添加されたＢ
ｉの特定サイズの個数とＢｉ添加量の比率を規定したと
ころにあり、それにより微分散したＢｉによる研削加工
時の溶融金属脆化と潤滑作用をより有効に発揮させると
ころに特徴を有するものであり、鋼材の成分組成自体は
特に限定されないが、被削性の観点から好ましいベース
鋼材としては、例えばＪＩＳ Ｇ４０５１に規定される
機械構造用炭素鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０２に規定されるニ
ッケル・クロム鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０３に規定されるニ
ッケル・クロム・モリブデン鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０４に
規定されるクロム鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０５に規定される
クロム・モリブデン鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０６に規定され
る機械構造用マンガン鋼、マンガン・クロム鋼などが挙
げられるが、用いられるベース鋼材の好ましい化学成分
を例示すると下記の通りである。
ｉの特定サイズの個数とＢｉ添加量の比率を規定したと
ころにあり、それにより微分散したＢｉによる研削加工
時の溶融金属脆化と潤滑作用をより有効に発揮させると
ころに特徴を有するものであり、鋼材の成分組成自体は
特に限定されないが、被削性の観点から好ましいベース
鋼材としては、例えばＪＩＳ Ｇ４０５１に規定される
機械構造用炭素鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０２に規定されるニ
ッケル・クロム鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０３に規定されるニ
ッケル・クロム・モリブデン鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０４に
規定されるクロム鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０５に規定される
クロム・モリブデン鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０６に規定され
る機械構造用マンガン鋼、マンガン・クロム鋼などが挙
げられるが、用いられるベース鋼材の好ましい化学成分
を例示すると下記の通りである。
【００１８】Ｃ：０．０６〜０．７０％ Ｃは、最終製品の強度を確保するのに重要な元素であ
り、機械構造用鋼などとして必要な強度を確保するには
０．０６％以上、より好ましくは０．０８％以上含有す
るものが望ましい。しかし、多過ぎると靭性が低下する
と共に工具寿命や被削性が低下するので、０．７０％以
下、より好ましくは０．６０％以下のものが望ましい。
り、機械構造用鋼などとして必要な強度を確保するには
０．０６％以上、より好ましくは０．０８％以上含有す
るものが望ましい。しかし、多過ぎると靭性が低下する
と共に工具寿命や被削性が低下するので、０．７０％以
下、より好ましくは０．６０％以下のものが望ましい。
【００１９】Ｓｉ：２．５％以下 Ｓｉは脱酸元素として有効に作用する他、固溶強化によ
って鋼材の強度向上にも寄与する。しかし、多過ぎると
被削性に悪影響が現われてくるので、２．５％程度以
下、より好ましくは１．５％以下のものを使用するのが
よい。
って鋼材の強度向上にも寄与する。しかし、多過ぎると
被削性に悪影響が現われてくるので、２．５％程度以
下、より好ましくは１．５％以下のものを使用するのが
よい。
【００２０】Ｍｎ：０．１〜３％ Ｍｎは、鋼材の焼入性を高めて強度向上に寄与するばか
りでなく、硫化物系介在物を形成して被削性を高める作
用も発揮する。こうした作用は０．１％以上含有させる
ことによって有効に発揮されるが、多過ぎると被削性が
却って悪くなる傾向が現われてくるので、３％程度以
下、より好ましくは２．５％以下に抑えるのがよい。
りでなく、硫化物系介在物を形成して被削性を高める作
用も発揮する。こうした作用は０．１％以上含有させる
ことによって有効に発揮されるが、多過ぎると被削性が
却って悪くなる傾向が現われてくるので、３％程度以
下、より好ましくは２．５％以下に抑えるのがよい。
【００２１】Ｓ：０．１５％以下 Ｓは、ＭｎＳなどの硫化物系介在物を形成して被削性を
高める作用を有しているが、多過ぎると熱間鍛造や冷間
鍛造時に割れ発生の起点となって変形能を低下させるの
で、０．１５％程度以下、より好ましくは、０．１２％
以下に抑えるのがよい。
高める作用を有しているが、多過ぎると熱間鍛造や冷間
鍛造時に割れ発生の起点となって変形能を低下させるの
で、０．１５％程度以下、より好ましくは、０．１２％
以下に抑えるのがよい。
【００２２】Ａｌ：０．１％以下 Ａｌは鋼材溶製時の脱酸性元素として重要であるほか、
窒化物を形成してオーステナイト結晶粒を微細化し、靭
性を高める作用も有している。しかし多過ぎると逆に結
晶粒が粗大化し、靭性に悪影響が現われてくるので、
０．１％程度以下、より好ましくは０．０６％以下に抑
えるべきである。
窒化物を形成してオーステナイト結晶粒を微細化し、靭
性を高める作用も有している。しかし多過ぎると逆に結
晶粒が粗大化し、靭性に悪影響が現われてくるので、
０．１％程度以下、より好ましくは０．０６％以下に抑
えるべきである。
【００２３】Ｎｉ：３％以下、Ｃｒ：５％以下、Ｍｏ：
１．２％以下、Ｃｕ：１％以下などの１種以上 これらの元素は何れも鋼材の強度向上に有用な元素であ
るが、多過ぎると被削性を低下させる等の障害が現われ
てくるので、用途に応じて適宜選択し、上記範囲の中か
ら適正量含有させることができる。
１．２％以下、Ｃｕ：１％以下などの１種以上 これらの元素は何れも鋼材の強度向上に有用な元素であ
るが、多過ぎると被削性を低下させる等の障害が現われ
てくるので、用途に応じて適宜選択し、上記範囲の中か
ら適正量含有させることができる。
【００２４】Ｃａ：０．０５％以下、Ｚｒ：０．２％以
下、ＲＥＭ：０．３％以下の１種以上 これらの元素は、前述したＭｎとＳの反応によって生成
するＭｎＳを粒状化し、異方性を改善する作用を有して
いる他、被削性の向上にも有効に作用する。しかし、そ
れらの効果は上記範囲で飽和するので、それ以上の添加
は無駄である。
下、ＲＥＭ：０．３％以下の１種以上 これらの元素は、前述したＭｎとＳの反応によって生成
するＭｎＳを粒状化し、異方性を改善する作用を有して
いる他、被削性の向上にも有効に作用する。しかし、そ
れらの効果は上記範囲で飽和するので、それ以上の添加
は無駄である。
【００２５】Ｖ：０．５％以下、Ｔｉ：０．３％以下、
Ｎｂ：０．３％以下の１種以上 これらの元素は、調質後の鋼組繊を微細化して強度・靭
性バランスの向上に有効に作用する。また、非調質鋼の
場合でも強度を大幅に高める作用を有しており且つ組繊
も微細化して靭性も高める。しかしそれらの効果は上記
範囲で飽和するので、それ以上の添加は無駄である。
Ｎｂ：０．３％以下の１種以上 これらの元素は、調質後の鋼組繊を微細化して強度・靭
性バランスの向上に有効に作用する。また、非調質鋼の
場合でも強度を大幅に高める作用を有しており且つ組繊
も微細化して靭性も高める。しかしそれらの効果は上記
範囲で飽和するので、それ以上の添加は無駄である。
【００２６】Ｂ：０．０００３〜０．０１％ Ｂは極微量の添加で焼入性を高め強度向上に寄与する
が、その効果は０．０１％程度で飽和するのでそれ以上
の添加は無駄である。Ｂのより好ましい添加量は０．０
００５〜０．００５％の範囲である。
が、その効果は０．０１％程度で飽和するのでそれ以上
の添加は無駄である。Ｂのより好ましい添加量は０．０
００５〜０．００５％の範囲である。
【００２７】Ｏ：０．００３％以下 ＯはＡ１2Ｏ3などの硬質な非金属介在物として鋼中に存
在し、切削工具の摩耗を促進させるので、０．００３％
以下、より好ましくは０．００２％以下に抑えるのがよ
い。
在し、切削工具の摩耗を促進させるので、０．００３％
以下、より好ましくは０．００２％以下に抑えるのがよ
い。
【００２８】Ｎ：０．００３〜０．０３％ Ｎは、ＡｌやＴｉ等と結合して窒化物を生成し、オース
テナイト結晶粒を微細化して靭性や疲労強度の向上に有
効に作用する。しかし、多過ぎると逆に靭性を劣化させ
るので、０．００３〜０．０３％、より好ましくは０．
００３〜０．０２％の範囲で含有させることが望まし
い。
テナイト結晶粒を微細化して靭性や疲労強度の向上に有
効に作用する。しかし、多過ぎると逆に靭性を劣化させ
るので、０．００３〜０．０３％、より好ましくは０．
００３〜０．０２％の範囲で含有させることが望まし
い。
【００２９】Ｂｉ：０．０１〜０．３％ Ｂｉは、先に示した様に単独で鋼中に分散し、溶融金属
脆化作用と潤滑作用によって被削性、とりわけ切屑処理
性を高める有効な元素であり、前記式（１）の比で５０
以上を確保するには、０．０１％以上含有させることが
望ましい。しかし、こうしたＢｉの作用は０．３％程度
で飽和し、それ以上に添加すると靭性に顕著な悪影響が
現われてくるので、０．３％以下に抑えるべきである。
脆化作用と潤滑作用によって被削性、とりわけ切屑処理
性を高める有効な元素であり、前記式（１）の比で５０
以上を確保するには、０．０１％以上含有させることが
望ましい。しかし、こうしたＢｉの作用は０．３％程度
で飽和し、それ以上に添加すると靭性に顕著な悪影響が
現われてくるので、０．３％以下に抑えるべきである。
【００３０】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限
を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範
囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、そ
れらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限
を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範
囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、そ
れらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３１】実施例 ベース鋼材として機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃを用いて、
転炉溶製時にＢｉを０．０３％、０．０５％および０．
１％の３水準狙いで添加し、電磁攪拌によって十分に攪
拌した。この溶鋼を用いて鋳造した後、圧延して直径５
０ｍｍの棒鋼を得た。
転炉溶製時にＢｉを０．０３％、０．０５％および０．
１％の３水準狙いで添加し、電磁攪拌によって十分に攪
拌した。この溶鋼を用いて鋳造した後、圧延して直径５
０ｍｍの棒鋼を得た。
【００３２】なお、溶製時に添加するＢｉ原料として
は、粒径１０ｍｍ以下の酸化ビスマス超微粉末、粒径１
５μｍ以下の金属ビスマス超微粉末、粒径０．５ｍｍ以
下の金属ビスマス粉末、粒径３〜８ｍｍの金属ビスマス
ショットの４種を使用し、それらの配合比率を調整する
ことによって、各鋼材中のＢｉ介在物サイズと個数を制
御した。尚これらのＢｉ原料は、何れも薄肉の鉄製ケー
シング内に装入し、幅１５ｍｍ×厚さ６ｍｍのワイヤ状
で溶鋼内に添加した。
は、粒径１０ｍｍ以下の酸化ビスマス超微粉末、粒径１
５μｍ以下の金属ビスマス超微粉末、粒径０．５ｍｍ以
下の金属ビスマス粉末、粒径３〜８ｍｍの金属ビスマス
ショットの４種を使用し、それらの配合比率を調整する
ことによって、各鋼材中のＢｉ介在物サイズと個数を制
御した。尚これらのＢｉ原料は、何れも薄肉の鉄製ケー
シング内に装入し、幅１５ｍｍ×厚さ６ｍｍのワイヤ状
で溶鋼内に添加した。
【００３３】Ｂｉ原料として用いた粉末の使用比率およ
び得られた各Ｂｉ快削鋼の化学成分を表１に示すと共
に、各Ｂｉ快削鋼中のＢｉ介在物個数と前記式（１）の
比、および各快削鋼の切屑処理性を表２に一括して示
す。
び得られた各Ｂｉ快削鋼の化学成分を表１に示すと共
に、各Ｂｉ快削鋼中のＢｉ介在物個数と前記式（１）の
比、および各快削鋼の切屑処理性を表２に一括して示
す。
【００３４】なお、Ｎｏ．１〜１２は本発明の要件を満
たす実施例、Ｎｏ．１３〜１８は比較例であり、Ｎｏ．
１〜４，１３，１４はＢｉ０．０３％狙い、Ｎｏ．５〜
８，１５，１６はＢｉ０．０５％狙い、Ｎｏ．９〜１
２，１７，１８はＢｉ０．１％狙いの例である。
たす実施例、Ｎｏ．１３〜１８は比較例であり、Ｎｏ．
１〜４，１３，１４はＢｉ０．０３％狙い、Ｎｏ．５〜
８，１５，１６はＢｉ０．０５％狙い、Ｎｏ．９〜１
２，１７，１８はＢｉ０．１％狙いの例である。
【００３５】またＢｉ介在物は、上記各圧延材の圧延方
向断面を切断し研磨した後、切削性を評価したＤ／８位
置のＳＥＭ反射電子像を倍率２００倍で写真撮影し、こ
の写真を自動測定装置にかけて、１ｍｍ2の視野内に観
察される面積１μｍ2以上のＢｉ介在物個数を測定する
ことによって求めた（観察位置５個所の平均値）。
向断面を切断し研磨した後、切削性を評価したＤ／８位
置のＳＥＭ反射電子像を倍率２００倍で写真撮影し、こ
の写真を自動測定装置にかけて、１ｍｍ2の視野内に観
察される面積１μｍ2以上のＢｉ介在物個数を測定する
ことによって求めた（観察位置５個所の平均値）。
【００３６】また切屑処理性は、各快削鋼を８５０℃×
１Ｈｒ加熱→油冷→５００℃×２Ｈｒ保持→水冷の焼入
れ・焼戻し処理を行なった後、超硬旋削試験により評価
した。試験条件は、表３に示す如く切削速度１５０ｍ／
ｍｉｎで送りを０．０５，０．１，０．２，０．３ｍｍ
／ｒｅｖの４水準、切込みを０．５，１．０，２．０ｍ
ｍの３水準で変化させ、各条件で切り出した切屑を採取
して図２に示す評点を基準に点数をつけ、各供試快削鋼
について１２条件の合計を切屑処理性指数として評価し
た。即ち、仮に全条件で図２の右端に示す最小の切屑状
態であったものの切屑性指数は１００となる。
１Ｈｒ加熱→油冷→５００℃×２Ｈｒ保持→水冷の焼入
れ・焼戻し処理を行なった後、超硬旋削試験により評価
した。試験条件は、表３に示す如く切削速度１５０ｍ／
ｍｉｎで送りを０．０５，０．１，０．２，０．３ｍｍ
／ｒｅｖの４水準、切込みを０．５，１．０，２．０ｍ
ｍの３水準で変化させ、各条件で切り出した切屑を採取
して図２に示す評点を基準に点数をつけ、各供試快削鋼
について１２条件の合計を切屑処理性指数として評価し
た。即ち、仮に全条件で図２の右端に示す最小の切屑状
態であったものの切屑性指数は１００となる。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】上記表１，２より、Ｂｉ含有量０．０３
％，０．０５％および０．１０％のものについて、前記
式（１）で示される比と切屑処理性指数の関係を整理し
て示したのが図１であり、何れのＢｉ含有率において
も、上記比が５０以上で切屑処理性指数は急上昇傾向を
示し、特に７０以上とすることにより高い切屑性指数が
得られることを確認できる。
％，０．０５％および０．１０％のものについて、前記
式（１）で示される比と切屑処理性指数の関係を整理し
て示したのが図１であり、何れのＢｉ含有率において
も、上記比が５０以上で切屑処理性指数は急上昇傾向を
示し、特に７０以上とすることにより高い切屑性指数が
得られることを確認できる。
【００４１】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ｂ
ｉ介在物のサイズと存在量およびＢｉ含有率を適正に制
御することにより、被削性、特に切屑処理性を著しく高
めることができる。その結果、被削性、殊に切屑処理性
が確実に高められたＢｉ快削鋼を確実且つ安定して提供
することができ、切削加工の自動化に大きく貞献でき
る。また、従来と同程度の被削性で要求が満たされる場
合は、より少ないＢｉ添加量で目的を果たすことができ
るので、Ｂｉ快削鋼のコストダウンを図ることができ
る。
ｉ介在物のサイズと存在量およびＢｉ含有率を適正に制
御することにより、被削性、特に切屑処理性を著しく高
めることができる。その結果、被削性、殊に切屑処理性
が確実に高められたＢｉ快削鋼を確実且つ安定して提供
することができ、切削加工の自動化に大きく貞献でき
る。また、従来と同程度の被削性で要求が満たされる場
合は、より少ないＢｉ添加量で目的を果たすことができ
るので、Ｂｉ快削鋼のコストダウンを図ることができ
る。
【図１】実施例で得たＢｉ快削鋼の［Ｂｉ介在物個数
（個／ｍｍ2）］／［Ｂｉ含有率（質量％）×１０］比
と切屑処理性指数の関係を示すグラフである。
（個／ｍｍ2）］／［Ｂｉ含有率（質量％）×１０］比
と切屑処理性指数の関係を示すグラフである。
【図２】切屑処理性の評価基準を表形式で示す図であ
る。
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１２月２日（１９９９．１２．
２）
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るＢｉ快削鋼とは、Ｂｉ含有量が
０．０１〜０．３質量％である鋼材からなり、該鋼材の
圧延方向断面１ｍｍ2の視野内に観察される面積１μｍ2
以上のＢｉ介在物の個数とＢｉ含有率との下記式（１）
で示される比を５０以上、より好ましくは７０以上と
し、特に切屑処理性を著しく高めたところに要旨があ
る。 ［Ｂｉ介在物個数（個／ｍｍ2）］／［Ｂｉ含有率（質量％）×１０］…（１） 本発明における上記Ｂｉ快削鋼において、その特徴が最
も有効に発揮されるのは、ベース組成として、Ｃ：０．
０６〜０．７０％、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：０．１
〜３％を含み、Ｓ：０．１５％以下、Ｏ：０．００３％
以下に抑えられた機械構造用鋼である。
のできた本発明に係るＢｉ快削鋼とは、Ｂｉ含有量が
０．０１〜０．３質量％である鋼材からなり、該鋼材の
圧延方向断面１ｍｍ2の視野内に観察される面積１μｍ2
以上のＢｉ介在物の個数とＢｉ含有率との下記式（１）
で示される比を５０以上、より好ましくは７０以上と
し、特に切屑処理性を著しく高めたところに要旨があ
る。 ［Ｂｉ介在物個数（個／ｍｍ2）］／［Ｂｉ含有率（質量％）×１０］…（１） 本発明における上記Ｂｉ快削鋼において、その特徴が最
も有効に発揮されるのは、ベース組成として、Ｃ：０．
０６〜０．７０％、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：０．１
〜３％を含み、Ｓ：０．１５％以下、Ｏ：０．００３％
以下に抑えられた機械構造用鋼である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】このとき、鋼中のＢｉ含有量の絶対量が不
足する場合は、前記式（１）で示される比を満たすＢｉ
介在物を確保し難くなるので、鋼中のＢｉ含有量は０．
０１％以上を確保しなければならず、より好ましくは
０．０３％以上とすることが望ましい。しかし、Ｂｉ含
有率が０．３％を超えると、切屑処理性は飽和状態に達
してそれ以上の被削性向上効果は殆ど現われず、鋼材の
靭性が著しく阻害されるので、０．３％以下に抑えなけ
ればならず、より好ましくは０．１５％以下に抑えるこ
とが望ましい。
足する場合は、前記式（１）で示される比を満たすＢｉ
介在物を確保し難くなるので、鋼中のＢｉ含有量は０．
０１％以上を確保しなければならず、より好ましくは
０．０３％以上とすることが望ましい。しかし、Ｂｉ含
有率が０．３％を超えると、切屑処理性は飽和状態に達
してそれ以上の被削性向上効果は殆ど現われず、鋼材の
靭性が著しく阻害されるので、０．３％以下に抑えなけ
ればならず、より好ましくは０．１５％以下に抑えるこ
とが望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】本発明は、上記の様に鋼へのＢｉ添加量を
規定すると共に、該鋼に添加されたＢｉの特定サイズの
個数とＢｉ添加量の比率を規定したところにあり、それ
により微分散したＢｉによる研削加工時の溶融金属脆化
と潤滑作用をより有効に発揮させるところに特徴を有す
るものであり、鋼材の成分組成自体は特に限定されない
が、被削性の観点から好ましいベース鋼材としては、
Ｃ：０．０６〜０．７０％、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍ
ｎ：０．１〜３％を含み、Ｓ：０．１５％以下、Ｏ：
０．００３％以下に抑えられた機械構造用鋼、より具体
的には、例えばＪＩＳＧ４０５１に規定される機械構造
用炭素鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０２に規定されるニッケル・
クロム鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０３に規定されるニッケル・
クロム・モリブデン鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０４に規定され
るクロム鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０５に規定されるクロム・
モリブデン鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０６に規定される機械構
造用マンガン鋼、マンガン・クロム鋼などが挙げられ、
これらベース鋼材の好ましい化学成分を例示すると下記
の通りである。
規定すると共に、該鋼に添加されたＢｉの特定サイズの
個数とＢｉ添加量の比率を規定したところにあり、それ
により微分散したＢｉによる研削加工時の溶融金属脆化
と潤滑作用をより有効に発揮させるところに特徴を有す
るものであり、鋼材の成分組成自体は特に限定されない
が、被削性の観点から好ましいベース鋼材としては、
Ｃ：０．０６〜０．７０％、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍ
ｎ：０．１〜３％を含み、Ｓ：０．１５％以下、Ｏ：
０．００３％以下に抑えられた機械構造用鋼、より具体
的には、例えばＪＩＳＧ４０５１に規定される機械構造
用炭素鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０２に規定されるニッケル・
クロム鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０３に規定されるニッケル・
クロム・モリブデン鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０４に規定され
るクロム鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０５に規定されるクロム・
モリブデン鋼、ＪＩＳ Ｇ４１０６に規定される機械構
造用マンガン鋼、マンガン・クロム鋼などが挙げられ、
これらベース鋼材の好ましい化学成分を例示すると下記
の通りである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】Ｂｉ：０．０１〜０．３％ Ｂｉは、先に示した様に単独で鋼中に分散し、溶融金属
脆化作用と潤滑作用によって被削性、とりわけ切屑処理
性を高める有効な元素であり、前記式（１）の比で５０
以上を確保するには、０．０１％以上含有させなければ
ならない。しかし、こうしたＢｉの作用は０．３％程度
で飽和し、それ以上に添加すると靭性に顕著な悪影響が
現われてくるので、０．３％以下に抑えるべきである。
脆化作用と潤滑作用によって被削性、とりわけ切屑処理
性を高める有効な元素であり、前記式（１）の比で５０
以上を確保するには、０．０１％以上含有させなければ
ならない。しかし、こうしたＢｉの作用は０．３％程度
で飽和し、それ以上に添加すると靭性に顕著な悪影響が
現われてくるので、０．３％以下に抑えるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松島 義武 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 福▲崎▼ 良雄 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 辻 和寛 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 小椋 大輔 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 土田 武広 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼材の圧延方向断面１ｍｍ2の視野内に
観察される面積１μｍ2以上のＢｉ介在物の個数とＢｉ
含有率との下記式（１）で示される比が５０以上である
ことを特徴する切屑処理性に優れたＢｉ快削綱。 ［Ｂｉ介在物個数（個／ｍｍ2）］／［Ｂｉ含有率（質量％）×１０］…（１） - 【請求項２】 鋼材中のＢｉ含有量が０．０１〜０．３
質量％である請求項１に記載のＢｉ快削鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06713699A JP3507723B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Ｂｉ快削鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06713699A JP3507723B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Ｂｉ快削鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000265243A true JP2000265243A (ja) | 2000-09-26 |
| JP3507723B2 JP3507723B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=13336197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06713699A Expired - Fee Related JP3507723B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Ｂｉ快削鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507723B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1528114A1 (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-04 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Free-cutting steel and fuel injection system component using the same |
| WO2011054526A1 (de) * | 2009-11-05 | 2011-05-12 | Buderus Edelstahl Band Gmbh | Bleifreier automatenstahl |
| WO2023017829A1 (ja) * | 2021-08-10 | 2023-02-16 | 日本製鉄株式会社 | 鋼材 |
| WO2023048248A1 (ja) * | 2021-09-24 | 2023-03-30 | 日本製鉄株式会社 | 鋼材 |
| JP7417091B2 (ja) | 2020-03-27 | 2024-01-18 | 日本製鉄株式会社 | 鋼材 |
| WO2024019013A1 (ja) * | 2022-07-20 | 2024-01-25 | 日本製鉄株式会社 | 鋼材 |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP06713699A patent/JP3507723B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1528114A1 (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-04 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Free-cutting steel and fuel injection system component using the same |
| US7338630B2 (en) | 2003-10-28 | 2008-03-04 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Free-cutting steel and fuel injection system component using the same |
| CN100404717C (zh) * | 2003-10-28 | 2008-07-23 | 株式会社电装 | 易切削钢和采用这种钢的燃料喷射系统元件 |
| WO2011054526A1 (de) * | 2009-11-05 | 2011-05-12 | Buderus Edelstahl Band Gmbh | Bleifreier automatenstahl |
| JP7417091B2 (ja) | 2020-03-27 | 2024-01-18 | 日本製鉄株式会社 | 鋼材 |
| WO2023017829A1 (ja) * | 2021-08-10 | 2023-02-16 | 日本製鉄株式会社 | 鋼材 |
| WO2023048248A1 (ja) * | 2021-09-24 | 2023-03-30 | 日本製鉄株式会社 | 鋼材 |
| WO2024019013A1 (ja) * | 2022-07-20 | 2024-01-25 | 日本製鉄株式会社 | 鋼材 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3507723B2 (ja) | 2004-03-15 |
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