JP2000336454A - BISMUTH (Bi)-SULFUR (S) FREE-CUTTING STEEL EXCELLENT IN HIGH TEMPERATURE DUCTILITY AND ITS PRODUCTION - Google Patents

BISMUTH (Bi)-SULFUR (S) FREE-CUTTING STEEL EXCELLENT IN HIGH TEMPERATURE DUCTILITY AND ITS PRODUCTION

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JP2000336454A
JP2000336454A JP11145708A JP14570899A JP2000336454A JP 2000336454 A JP2000336454 A JP 2000336454A JP 11145708 A JP11145708 A JP 11145708A JP 14570899 A JP14570899 A JP 14570899A JP 2000336454 A JP2000336454 A JP 2000336454A
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JP
Japan
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temperature
bismuth
mns
inclusions
less
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JP11145708A
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Japanese (ja)
Inventor
Sankei So
三 奎 曹
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Posco Co Ltd
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Pohang Iron and Steel Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce bismuth(Bi)-sulfur(S) free cutting steel excellent in high temp. ductility and free from the generation of surface defects even at low rolling temp. and to provide a method for producing it. SOLUTION: This Bi-S free cutting steel has a compsn. composed of, by weight, 0.05 to 0.15% carbon, 0.5 to 2.0% manganese, 0.15 to 0.40% sulfur, 0.01 to 0.10% phosphorus, 0.003 to 0.020% oxygen, 0.03 to 0.30% bismuth, <=0.01% silicon and <=0.0009% aluminum, and the balance Fe with Mns as inevitable impurities and MnS inclusions in which bismuth(Bi) has been adsorbed and metallic bismuth(Bi) inclusions. The steel is incorporated with 0.02 to 0.1% titanium and 0.003 to 0.01% nitrogen. Moreover, the steel is incorporated with 0.005 to 0.015% B and <=0.007% N.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はビスマス(Bi)−
硫黄(S)系の快削鋼、及びその製造方法に関するもの
であり、詳細には、低温の圧延温度においても表面欠陥
が生じない、高温延性に優れた快削鋼及びその製造方法
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bismuth (Bi)-
The present invention relates to a free-cutting steel based on sulfur (S) and a method for producing the same, and more particularly, to a free-cutting steel excellent in high-temperature ductility and having no surface defects even at a low rolling temperature, and a method for producing the same. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】快削鋼は優れた被削性が要求されるカメ
ラ、時計などの精密加工性を要求される小部品の製造に
使用される素材であり、さらに近年には、自動車、時計
及びカメラなどの生産増加に伴って、被削性を改善させ
る鉛などの元素が添加された鉛−硫黄系快削鋼が開発さ
れ、切削加工時の高速化及び自動化に適した鋼材として
実用化されている。しかしながら、鉛は、人体に対して
有毒であることから、この問題を解決するためにビスマ
ス(Bi)−硫黄(S)系快削鋼が開発されている。
2. Description of the Related Art Free-cutting steel is a material used for manufacturing small parts such as cameras and watches requiring excellent machinability, and is required for precision workability. With the increase in production of cameras and other products, lead-sulfur-based free-cutting steel to which elements such as lead that improve machinability have been added has been developed and put into practical use as a steel material suitable for high-speed and automatic cutting. Have been. However, since lead is toxic to the human body, a bismuth (Bi) -sulfur (S) free cutting steel has been developed to solve this problem.

【0003】一般的にビスマス(Bi)−硫黄(S)系
快削鋼は、鋼に非金属性または金属性介在物を含ませ、
被削性能を向上,改善させている。この非金属性介在物
の代表的なものがMnSであり、前記金属性介在物は、
鋼中に固溶度がほとんどないビスマス(Bi)などの低
融点金属である。このような介在物は、切削加工時にお
いて応力集中の中心に作用し、介在物と支鉄(matrix s
tructure)の界面で空孔(void)の生成と亀裂の成長を
容易にし、切削に必要な力を減少させる。切削加工熱に
より軟化したり、溶融して、チップと切削工具(tool)
の界面で潤滑剤として作用し、工具の磨耗を抑制し、ま
た、切削加工に必要な力を減少させる。
[0003] Generally, bismuth (Bi) -sulfur (S) free-cutting steel is prepared by adding non-metallic or metallic inclusions to steel,
Machining performance has been improved and improved. A typical nonmetallic inclusion is MnS, and the metallic inclusion is:
It is a low melting point metal such as bismuth (Bi) which has almost no solid solubility in steel. Such inclusions act at the center of stress concentration during cutting, and the inclusions and matrix
It facilitates void formation and crack growth at the interface of the tructure, reducing the force required for cutting. Softened or melted by cutting heat, inserts and cutting tools
Acts as a lubricant at the interface of the surface, suppresses tool wear, and reduces the force required for cutting.

【0004】MnSを形成するために添加される硫黄
は、Mnの含量が充分でなくても、また、Mnの含量が
充分であっても、凝固または冷却が急に起これば過飽和
になる。連続鋳造時、鋳片はその表面が一定な厚さだけ
急速凝固した組織が生じ、次にその内部には、柱状結晶
が生じて、この柱状晶の間にMnSが晶出される。しか
し、chill 晶と呼ばれる急速凝固によってできた組織で
は、硫黄がMnSを形成できずに過飽和になっている。
かくして、過飽和の硫黄は、冷却または再加熱中に、一
部はMnSとなって析出し、一部は結晶粒界に熱間脆性
を起こすFeSとして析出する。この鋼中には、硫黄だ
けでなく固溶度がほとんどない気体成分も過飽和になっ
ているので、固体での固溶度を超過するこれらの気体成
分は微細なピンホール(pin hole)として残留するよう
になる。
[0004] Sulfur added to form MnS becomes supersaturated even if the content of Mn is insufficient, or even if the content of Mn is sufficient, solidification or cooling occurs suddenly. During continuous casting, a slab has a structure in which the surface is rapidly solidified by a certain thickness, and then a columnar crystal is formed therein, and MnS is crystallized between the columnar crystals. However, in a structure formed by rapid solidification called chill crystal, sulfur cannot form MnS and is supersaturated.
Thus, part of the supersaturated sulfur precipitates as MnS during cooling or reheating, and partly precipitates as FeS, which causes hot embrittlement at crystal grain boundaries. In this steel, not only sulfur but also gas components with almost no solid solubility are supersaturated, so those gas components exceeding the solid solubility in the solid remain as fine pin holes. I will be.

【0005】一方、切削加工に有用なビスマス(Bi)
は、鋼に固溶性がほとんどなく、溶融点が低いために、
MnS介在物を意図的に生成させない一般炭素鋼では、
主に結晶粒界に薄いフィルム(flim)形に析出して結晶
粒界脆化を起こす。これに対し、MnS介在物を意図的
に生成させた快削鋼では、ビスマス(Bi)がMnS介
在物に吸着されて晶出するので、MnS介在物と支鉄の
オーステナイト界面またはオーステナイト結晶粒界に析
出して、熱間脆化を誘発させる。上記MnS介在物と支
鉄のオーステナイトの界面に存在する液状のビスマス
(Bi)は、略900−1000℃で、延性の低下を引
き起し、オーステナイトの結晶粒界に存在する液状のビ
スマス(Bi)は、約800−900℃で延性を低下さ
せる。このように、熱間圧延中に延性が急激に低下する
と、熱間圧延した線材の表面に欠陥が生じる。この問題
は、特に、800−900℃で延性が低下する場合に顕
著に発生する。
On the other hand, bismuth (Bi) useful for cutting work
Has little solid solubility in steel and low melting point,
In general carbon steel that does not intentionally generate MnS inclusions,
It mainly precipitates at the grain boundaries in the form of a thin film (flim) and causes grain boundary embrittlement. On the other hand, in a free-cutting steel in which MnS inclusions are intentionally generated, bismuth (Bi) is adsorbed by the MnS inclusions and crystallized, so that the austenite interface or austenite grain boundary between the MnS inclusions and the supporting iron. And induces hot embrittlement. The liquid bismuth (Bi) existing at the interface between the MnS inclusions and the austenite of the supporting iron causes a decrease in ductility at approximately 900 to 1000 ° C., and the liquid bismuth (Bi) existing at the austenite crystal grain boundary is formed. ) Reduces ductility at about 800-900 ° C. As described above, when the ductility sharply decreases during hot rolling, defects occur on the surface of the hot-rolled wire. This problem occurs particularly remarkably when ductility is lowered at 800 to 900 ° C.

【0006】このような表面欠陥は大きく2つに分類で
きる。その一は、スキャブ(scab:かさぶた)によって
引き起こされる大型欠陥であり、これらの長さは5−1
0mm程度であり、その分布間隔は不均一であるが、通
常、数mmである。また、他の表面の欠陥は、線材の長さ
方向に発生する微細な亀裂であり、長さが1mm以下で、
その分布間隔は数μmであり、多少規則性がある。これ
らの欠陥は、多数の微細な亀裂において、当該微細な亀
裂の一部が起点となって伸びた、液状のビスマス(B
i)を吸着したMnSとマトリクス組織との界面に、ピ
ンホール(pin hole)内または結晶粒界上に形成され
る。
[0006] Such surface defects can be roughly classified into two types. One is large defects caused by scabs (scabs), whose length is 5-1.
It is about 0 mm and its distribution interval is not uniform, but is usually several mm. Further, other surface defects are fine cracks generated in the length direction of the wire, and the length is 1 mm or less,
The distribution interval is several μm, and there is some regularity. These defects are caused by a liquid bismuth (B) that has been extended from a large number of fine cracks with part of the fine cracks as a starting point.
It is formed in a pin hole or on a crystal grain boundary at the interface between MnS adsorbing i) and the matrix structure.

【0007】したがって、従来は、欠陥の起点となる微
細な亀裂の生成を抑制するために、または、微細な亀裂
が生成していてもそれ以上の成長を抑制するために圧延
温度を、通常1000℃以上に高くし、マトリクス組織
の延性を向上させることにより、欠陥の生成を抑制して
いた。しかし、圧延温度を高めることによって圧延設備
の維持の困難性や生産性の低下などの問題が生じること
から、比較的低温の圧延温度でも表面欠陥の生成が抑制
される優れた延性を確保できるビスマス(Bi)−硫黄
(S)系快削鋼が要求されている。
[0007] Therefore, conventionally, the rolling temperature is usually set at 1000 to suppress the generation of fine cracks which are the starting points of defects or to suppress further growth even if fine cracks are generated. The generation of defects was suppressed by increasing the temperature to at least ℃ and improving the ductility of the matrix structure. However, raising the rolling temperature causes problems such as difficulty in maintaining the rolling equipment and a decrease in productivity. Therefore, bismuth that can ensure excellent ductility in which generation of surface defects is suppressed even at a relatively low rolling temperature. There is a demand for (Bi) -sulfur (S) -based free-cutting steel.

【0008】本願発明者は、再加熱温度を低く管理して
結晶粒の成長を抑制し、またはTi及びNを添加して再
加熱温度を高くしても、高温で再固溶しない微細な析出
物を存在させ、これらを利用して結晶粒界の移動を妨害
し、結晶粒を微細化させて、高温延性を向上させること
ができることを確認した。また、本願発明者は、ビスマ
ス(Bi)−硫黄(S)系快削鋼のオーステナイトの結
晶粒界で、S及びBiの偏析挙動を研究した結果、S及
びBiに、より拡散速度が早いBを適量添加すると、F
eS及び液状のBiに起因する熱間脆化を效果的に抑制
し、合わせて高温延性を向上させることができることを
確認して、本発明を完成した。
The inventor of the present application has proposed to control the growth of crystal grains by controlling the reheating temperature low, or to obtain fine precipitates which do not form a solid solution at a high temperature even if the reheating temperature is increased by adding Ti and N. It has been confirmed that the presence of a material and the use of these materials can hinder the movement of the crystal grain boundaries, refine the crystal grains, and improve the high-temperature ductility. In addition, as a result of studying the segregation behavior of S and Bi at the austenite grain boundaries of the bismuth (Bi) -sulfur (S) -based free-cutting steel, the inventor of the present application has found that B has a higher diffusion rate to S and Bi. When an appropriate amount of
It has been confirmed that hot embrittlement due to eS and liquid Bi can be effectively suppressed, and that high-temperature ductility can be improved, and the present invention has been completed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、再加熱温度を低く管理して結晶粒の成長を抑制す
ることにより結晶粒を微細化させ、比較的低い圧延温度
の範囲でも表面欠陥の発生を防止することができる高温
延性に優れたビスマス(Bi)−硫黄(S)系快削鋼及
びその製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to reduce the growth of crystal grains by controlling the reheating temperature to be low, to refine the crystal grains, and to reduce surface defects even in a relatively low rolling temperature range. It is an object of the present invention to provide a bismuth (Bi) -sulfur (S) -based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility that can prevent generation of cracks and a method for producing the same.

【0010】また、本発明の他の目的は、TiとNを添
加して再加熱温度が高くても、高温で再固溶しない微細
に存在する析出物を利用して結晶粒界の移動を妨害し、
結晶粒を微細化させて、比較的低い圧延温度範囲でも表
面欠陥の発生を防止できる高温延性に優れたビスマス
(Bi)−硫黄(S)系快削鋼及びその製造方法を提供
ことである。また、本発明のいま一つの目的は、BとN
を添加して、オーステナイト結晶粒界にS及びBiより
拡散速度が早いボロンを優先的に偏析させ、比較的低い
圧延温度範囲でのFeS、熔融Bi等に起因する表面欠
陥の発生を防止できる高温延性に優れたビスマス(B
i)−硫黄(S)系快削鋼及びその製造方法を提供する
ことである。
Another object of the present invention is to provide a method for controlling the movement of crystal grain boundaries by utilizing fine precipitates which do not form a solid solution at a high temperature even when Ti and N are added and the reheating temperature is high. Obstruct,
An object of the present invention is to provide a bismuth (Bi) -sulfur (S) -based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility that can refine crystal grains and prevent generation of surface defects even in a relatively low rolling temperature range, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide B and N
To preferentially segregate boron having a faster diffusion rate than S and Bi at the austenite grain boundaries, and to prevent the occurrence of surface defects caused by FeS, molten Bi, etc. in a relatively low rolling temperature range. Bismuth with excellent ductility (B
(i) To provide a free-sulfur (S) -based free-cutting steel and a method for producing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を逹成するため
に本発明においては、重量 %で、炭素(C):0.0
5−0.15%,マンガン(Mn):0.5−2.0
%,硫黄(S):0.15−0.4%,燐(P):0.
01−0.1%,酸素(O):0.003−0.02
%,ビスマス(Bi):0.03−0.3%,シリコン
(Si):0.01%以下,アルミニウム(Al):
0.0009%以下と,残部が鉄(Fe)及び不可避な
不純物から成り、かつ、MnS及びビスマスを吸着した
MnS介在物と金属性ビスマス介在物とを含有する高温
延性に優れたBi−S系快削鋼とする。
In order to achieve the above object, in the present invention, carbon (C): 0.0% by weight.
5-0.15%, manganese (Mn): 0.5-2.0
%, Sulfur (S): 0.15 to 0.4%, phosphorus (P): 0.
01-0.1%, oxygen (O): 0.003-0.02
%, Bismuth (Bi): 0.03-0.3%, silicon (Si): 0.01% or less, aluminum (Al):
0.0009% or less, with the balance being iron (Fe) and unavoidable impurities, and containing a MnS inclusion adsorbing MnS and bismuth and a metallic bismuth inclusion, and a Bi-S system excellent in high-temperature ductility. Free-cutting steel.

【0012】また、本発明は、上記と同じ組成のブルー
ム(bloom)を850−1000℃の再加熱温度で再加
熱してオーステナイト結晶粒度が60umを超えないよう
に維持するとともに鋼片圧延し、得られた圧延鋼片(bi
llet)を、850−1000℃の再加熱温度で再加熱し
てオーステナイト結晶粒度が60umを超えないように維
持した後、線材圧延を行なう高温延性に優れたBi−S
系快削鋼の製造方法とする。
Further, the present invention provides a method for producing a bloom having the same composition as described above, wherein the bloom is reheated at a reheating temperature of 850-1000 ° C. so that the austenite grain size does not exceed 60 μm, and billets are rolled. The obtained rolled billet (bi
llet) is reheated at a reheating temperature of 850-1000 ° C. to maintain the austenite grain size not to exceed 60 μm, and then to perform wire rolling.
System for producing free-cutting steel.

【0013】また、本発明は、重量%で、炭素(C):
0.05−0.15%,マンガン(Mn):0.5−
2.0%,硫黄(S):0.15−0.4%,燐
(P):0.01−0.1%,酸素(O):0.003
−0.02%,ビスマス(Bi):0.03−0.3
%,シリコン(Si):0.01%以下,アルミニウム
(Al):0.0009%以下,チタニウム(Ti):
0.02−0.1%,窒素(N):0.003−0.0
1%と、残部が鉄(Fe)及び不可避な不純物で組成さ
れるMnS及びビスマスを吸着したMnS介在物と金属
性ビスマス介在物を有する高温延性が優れたBi−S系
快削鋼とする。
[0013] The present invention also relates to a carbon (C):
0.05-0.15%, manganese (Mn): 0.5-
2.0%, sulfur (S): 0.15-0.4%, phosphorus (P): 0.01-0.1%, oxygen (O): 0.003
-0.02%, bismuth (Bi): 0.03-0.3
%, Silicon (Si): 0.01% or less, aluminum (Al): 0.0009% or less, titanium (Ti):
0.02-0.1%, nitrogen (N): 0.003-0.0
A Bi-S-based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility having MnS inclusions adsorbing bismuth and MnS inclusions adsorbed with bismuth and metallic bismuth inclusions, the balance being 1% and iron (Fe) and unavoidable impurities.

【0014】また、本発明は、上記と同じ組成のブルー
ム(bloom )を通常の温度で再加熱して850−120
0℃の温度で鋼片圧延し、得られた鋼片(billet)を再
加熱し、850−1200℃の温度で線材圧延を包含し
て構成した高温延性に優れたBi−S系快削鋼の製造方
法とする。また、本発明は、重量%で、C:0.05−
0.15%,Mn:0.5−2.0%,S:0.15−
0.4%,P:0.01−0.1%,O:0.003−
0.02%,Bi:0.02−0.3%,Si:0.0
1%以下,N:0.007%以下,B:0.005−
0.015%及びFeと残部が不可避に含有する不純物
で組成され、MnS及びビスマスを吸着したMnS介在
物と金属性ビスマス介在物を含有する高温延性が優秀な
Bi−S系快削鋼とする。
Further, according to the present invention, a bloom having the same composition as described above is reheated at a normal temperature to 850-120.
Billet rolling at a temperature of 0 ° C., reheating of the obtained billet (billet), and Bi-S-based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility constituted by including wire rod rolling at a temperature of 850-1200 ° C. Manufacturing method. In addition, the present invention relates to a method for preparing C: 0.05-% by weight.
0.15%, Mn: 0.5-2.0%, S: 0.15-
0.4%, P: 0.01-0.1%, O: 0.003-
0.02%, Bi: 0.02-0.3%, Si: 0.0
1% or less, N: 0.007% or less, B: 0.005-
A Bi-S-based free-cutting steel which is excellent in high-temperature ductility and contains MnS and bismuth-adsorbed MnS inclusions and metallic bismuth inclusions, which is composed of 0.015% and impurities inevitably containing Fe and the balance. .

【0015】さらに、本発明は、上記と同じ組成のブル
ーム(bloom)を再加熱して800−1200℃の温度
で鋼片圧延し、得られた鋼片(billet)を再加熱すると
ともに、800−1200℃の温度で線材圧延を行なう
ことを特徴とする高温延性に優れたBi−S系快削鋼の
製造方法とする。
Further, the present invention provides a method for reheating a bloom having the same composition as described above, rolling the billet at a temperature of 800 to 1200 ° C., reheating the obtained billet, A method for producing a Bi-S-based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility, characterized by performing wire rolling at a temperature of -1200 ° C.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。Bi−S快削鋼は、950℃以上で熱間圧
延できるが、60%以上の高温延性を確保して表面欠陥
を防止するためには1000℃以上の高温で熱間圧延を
行なうのが一般的である。すなわち、圧延温度が100
0℃以下に低下すると高温延性が60%以下に落ちるの
で、熱間圧延時に表面欠陥が発生する虞がある。したが
って、本発明は1000℃以下の比較的低い温度下でも
優れた高温延性を確保して表面欠陥を防止できる快削鋼
を提供することにその特徴がある。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. Bi-S free-cutting steel can be hot-rolled at 950 ° C. or higher, but hot rolling at a high temperature of 1000 ° C. or higher is generally performed in order to secure high-temperature ductility of 60% or more and prevent surface defects. It is a target. That is, when the rolling temperature is 100
When the temperature is reduced to 0 ° C. or less, the high-temperature ductility is reduced to 60% or less, so that a surface defect may be generated during hot rolling. Therefore, the present invention is characterized by providing a free-cutting steel capable of ensuring excellent high-temperature ductility even at a relatively low temperature of 1000 ° C. or less and preventing surface defects.

【0017】先ず、このような高温延性は、結晶粒の微
細化により逹成できる。すなわち、結晶粒微細化による
結晶粒界面積の増加は、相対的にビスマスが偏析してで
きた結晶粒界面積の分率を減少させて、ビスマスによる
結晶粒界脆化を抑制することができるだけでなく、結晶
粒自体の微細化だけでも、結晶粒界の三重点で発生する
空孔(void)の大きさが小さくなって、再結晶を容易に
するので、延性を向上させることができる。このよう
に、高温延性を向上させる結晶粒微細化によって、再加
熱時に結晶粒の成長を抑制することを可能とする。
First, such high-temperature ductility can be achieved by refining crystal grains. In other words, the increase in the grain boundary area due to the refinement of the crystal grains can reduce the fraction of the grain boundary area formed by the segregation of bismuth relatively, and can suppress the grain boundary embrittlement due to bismuth. Instead, the size of the voids generated at the triple point of the crystal grain boundary is reduced and the recrystallization is facilitated only by miniaturization of the crystal grain itself, so that the ductility can be improved. As described above, the crystal grain refinement for improving the high-temperature ductility makes it possible to suppress the growth of crystal grains during reheating.

【0018】したがって、本発明は、再加熱温度を85
0〜1000℃と低く管理して結晶粒の成長を抑制し、
結晶粒界の移動を妨害してオーステナイト結晶粒度を6
0um以下に維持するように制御して熱間圧延時に高温延
性が優れた快削鋼を提供する。また、本発明は再加熱温
度が高くても高温で再固溶しないので、微細に存在する
TiNなどの析出物を利用して結晶粒界の移動を妨害し
てオーステナイト結晶粒度を60um以下に制御し、熱間
圧延時の高温延性の優れたTiとN添加の快削鋼を提供
する。次に、このような高温延性はボロン(B)を添加
して逹成できる。すなわち、本発明はオーステナイト結
晶粒界でS及びBiより拡散速度が早いボロン(B)を
優先的に偏析させて、FeS,溶融Bi等により招来す
る高温延性の減少を向上させることができるB及びN添
加快削鋼を提供する。
Therefore, the present invention provides a reheating temperature of 85
Control the growth of crystal grains by controlling as low as 0-1000 ° C,
Austenite grain size is reduced to 6 by hindering the movement of grain boundaries.
A free-cutting steel excellent in high-temperature ductility during hot rolling by controlling so as to be maintained at 0 um or less. Further, since the present invention does not form a solid solution at a high temperature even if the reheating temperature is high, the movement of the grain boundaries is hindered by using fine precipitates such as TiN to control the austenite grain size to 60 μm or less. The present invention also provides a free-cutting steel having excellent hot ductility at the time of hot rolling and containing Ti and N. Next, such high-temperature ductility can be achieved by adding boron (B). That is, the present invention preferentially segregates boron (B), which has a higher diffusion rate than S and Bi at the austenite grain boundaries, to improve the reduction in high-temperature ductility caused by FeS, molten Bi, and the like. Provide N-added free-cutting steel.

【0019】次に、本発明で快削鋼材等の成分組成の限
定理由を説明する。上記Cは、加工品の表面あらさ及び
機械的性質を確保するために、0.05%以上添加する
べきであるが、0.15%を超過すると、パーライト組
織が増加して被削性が落ちるので、0.05−0.15
%の範囲に添加することが望ましい。
Next, the reasons for limiting the component composition of the free-cutting steel material and the like in the present invention will be described. C should be added in an amount of 0.05% or more to ensure the surface roughness and mechanical properties of the processed product. However, if it exceeds 0.15%, the pearlite structure increases and the machinability decreases. So 0.05-0.15
% Is desirably added.

【0020】上記Mnは、必要なMnS介在物の量を確
保し、熱間圧延時、結晶粒界にFeSの生成による熱間
脆化を抑制するために0.5%以上添加するべきだが、
2.0%以上を越える場合には、鋼の硬度が増加して被
削性の減少を招来するので、0.5−2.0%の範囲で
添加することが望ましい。上記Pは、被削体の表面あら
さを向上させるために、0.01%以上添加するべきで
あるが、0.1%を越える場合には、機械的性質と冷間
加工性を確保するのが難しいので、0.01−0.1%
の範囲で添加することが望ましい。
The above-mentioned Mn should be added in an amount of 0.5% or more in order to secure a necessary amount of MnS inclusions and to suppress hot embrittlement due to generation of FeS at grain boundaries during hot rolling.
If it exceeds 2.0% or more, the hardness of the steel increases, leading to a decrease in machinability. Therefore, it is desirable to add it in the range of 0.5-2.0%. P should be added in an amount of 0.01% or more in order to improve the surface roughness of the workpiece, but if it exceeds 0.1%, mechanical properties and cold workability are ensured. Is difficult, so 0.01-0.1%
It is desirable to add in the range of.

【0021】上記Sは、BUE(Built Up Edge )の成
長抑制による被削体の表面あらさを改善するためのMn
S介在物の形成のために0.15%以上添加するべきだ
が、0.4%以上添加する場合、熱間加工性と冷間加工
性を確保するのは難しいので、0.15−0.4%の範
囲で添加することが望ましい。上記Oは、熱間圧延時、
MnS系介在物の延伸によって被削性が落ちることを防
止するために0.003%以上添加するべきだが、0.
02%を越える場合は、切削加工時、MnS介在物の塑
性変形能の確保が難しいので、0.003−0.02%
の範囲で添加することが望ましい。
The above S is Mn for improving the surface roughness of the workpiece by suppressing the growth of BUE (Built Up Edge).
Although 0.15% or more should be added to form S inclusions, if 0.4% or more is added, it is difficult to secure hot workability and cold workability. It is desirable to add in the range of 4%. The above O is at the time of hot rolling,
0.003% or more should be added in order to prevent the machinability from being lowered by the stretching of the MnS-based inclusions.
If it exceeds 02%, it is difficult to secure the plastic deformability of MnS inclusions during cutting, so that 0.003-0.02%
It is desirable to add in the range of.

【0022】上記Biは、鋼中にビスマス単独またはM
nSに吸着されて存在するので、切削加工時、応力集中
の中心で作用してチップの曲率半径を減少させ、チップ
の処理性を改善させる。さらにビスマスは切削工具の表
面にMnS介在物の面積を増加させて被削体の表面あら
さ(surpace roughness)を改善する効果を表す。のみ
ならず、ビスマスは、切削加工熱で熔融されるので、チ
ップと切削工具との間の摩擦力を減少させ、また、切削
工具の磨耗を抑制する。したがって、0.02%より小
さければ被削效果が落ちる。しかし、0.3%以上であ
れは熱間加工性が非常に悪くなる。
The above-mentioned Bi is contained in steel alone with bismuth or M
Since it is present by being adsorbed by nS, it acts at the center of stress concentration during cutting, thereby reducing the radius of curvature of the chip and improving the processability of the chip. In addition, bismuth has the effect of increasing the area of MnS inclusions on the surface of the cutting tool and improving the surface roughness of the workpiece. In addition, since bismuth is melted by cutting heat, the frictional force between the chip and the cutting tool is reduced, and the wear of the cutting tool is suppressed. Therefore, if the content is less than 0.02%, the cutting effect is reduced. However, when the content is 0.3% or more, the hot workability becomes very poor.

【0023】Siは、MnS介在物と複合介在物を形成
するSiO2を生成させる。このような複合介在物の塑
性変形能は非常に悪いために、工具の端にMnS系介在
物層の形成を妨害してBUEを容易に生成して加工品の
表面あらさに悪影響を及ぼす。したがって、シリコンの
含量は可能な限り低くして、0.001%を越えないよ
うにする。Alは、Al2O3を形成してMnS介在物
と複合介在物を形成しやすい。このような複合介在物
は、MnSのSiO2複合介在物と同じに塑性変形能が
非常に悪いために工具の端にMnS系介在物層の形成を
妨害してBUEの形成が容易なので、加工品の表面あら
さに悪影響を及ぼす。また、Al2O3は非常に硬する
ために切削工具の磨耗を促進させる。したがって、アル
ミニウムの含量は0.0009%を越えないことが望ま
しい。
Si forms SiO2 which forms a complex inclusion with the MnS inclusion. Since the plastic deformability of such a composite inclusion is very poor, the formation of a MnS-based inclusion layer at the end of the tool is hindered and BUE is easily generated, thereby adversely affecting the surface roughness of the workpiece. Therefore, the silicon content should be as low as possible, not exceeding 0.001%. Al easily forms Al2O3 to form a composite inclusion with the MnS inclusion. Since such a composite inclusion has a very poor plastic deformation ability like the MnS SiO2 composite inclusion, it interferes with the formation of the MnS-based inclusion layer at the end of the tool and facilitates the formation of a BUE. Has an adverse effect on the surface roughness. In addition, Al2O3 is very hard and promotes wear of the cutting tool. Therefore, it is desirable that the content of aluminum does not exceed 0.0009%.

【0024】上記チタニウム(Ti)は、鋼中で固溶さ
れ窒素及び炭素などと結合して、TiN,Ti(CN)
及びTiC等を析出する。この場合、TiN,Ti(C
N),TiCの順で高い温度で析出する。換言すると、
TiNが最も高い温度で再固溶する。TiNの正確な再
固溶温度はTiとNの溶解性によって決定されるが、通
常1200℃以上の温度でも残留することが知られてい
る。したがって、再加熱時、オーステナイト結晶粒の成
長を抑制するためには、より高温でも安定なTiNを利
用することが有利である。チタニウムを0.02%以下
に添加すると、TiNの再固溶温度が低いために、結晶
粒の成長抑制に效果的であるが、0.1%以上添加した
場合には、TiNによる結晶粒成長抑制には效果的であ
るとしても、TiNにより結晶粒が硬化して結晶粒界が
相対的に弱くなり、高温延性を劣化させる。
The titanium (Ti) forms a solid solution in steel and combines with nitrogen and carbon to form TiN, Ti (CN).
And TiC and the like are deposited. In this case, TiN, Ti (C
N) and TiC are deposited at a higher temperature in this order. In other words,
TiN re-dissolves at the highest temperature. Although the exact re-solid solution temperature of TiN is determined by the solubility of Ti and N, it is known that it usually remains at a temperature of 1200 ° C. or higher. Therefore, at the time of reheating, in order to suppress the growth of austenite crystal grains, it is advantageous to use TiN which is stable even at a higher temperature. When titanium is added to 0.02% or less, the re-solidification temperature of TiN is low, which is effective in suppressing the growth of crystal grains. However, when 0.1% or more is added, crystal growth by TiN is effected. Even if effective for suppression, TiN hardens crystal grains and relatively weakens grain boundaries, deteriorating high-temperature ductility.

【0025】Bを鋼中に添加する目的は、通常、オース
テナイト結晶粒界に偏析されてフェーライト生成速度を
遅延させ、強度を向上させるためである。したがって、
MnSが快削鋼程度存在しない一般鋼では、結晶粒界に
偏析することができる程度のBを0.0020−0.0
03%程度添加すると強度を向上させることができるよ
うになる。しかし、MnSが1.6−1.8重量%程度
の断面分率を持つBi−S系快削鋼では、Bは、オース
テナイト結晶粒界外にMnSとマトリクス組織の界面に
も偏析される。したがって、Bi−S系快削鋼には、通
常、鋼より多くの量のボロンを添加しなければならな
い。すなわち、0.005%以下で添加すれば結晶粒界
に偏析されるボロンの量があまり小さいために、Bi,
Sなどがオーステナイト結晶粒界に偏析されることを效
果的で抑制できず、また、0.015%以上にあまりた
くさん添加すれば、オーステナイト結晶粒界にボロンの
析出物が形成されるので、Bi,Sなどが偏析されなく
てもオーステナイト結晶粒界が脆弱になるので高温延性
は低下する。
The purpose of adding B to steel is usually to segregate at austenite crystal grain boundaries to delay the ferrite generation rate and improve the strength. Therefore,
In general steel in which MnS does not exist as much as free-cutting steel, B in an amount capable of segregating at crystal grain boundaries is 0.0020-0.0%.
When about 0.3% is added, the strength can be improved. However, in a Bi-S-based free-cutting steel having MnS having a cross-sectional fraction of about 1.6 to 1.8% by weight, B is also segregated outside the austenite grain boundaries and at the interface between MnS and the matrix structure. Therefore, the Bi-S-based free-cutting steel usually needs to add a larger amount of boron than the steel. That is, if added at 0.005% or less, the amount of boron segregated at the crystal grain boundaries is too small.
The segregation of S and the like at the austenite crystal grain boundaries cannot be effectively and suppressed, and if too much is added in an amount of 0.015% or more, boron precipitates are formed at the austenite crystal grain boundaries. Even if S, S, etc. are not segregated, the austenite grain boundaries become brittle, so that the high-temperature ductility decreases.

【0026】上記窒素(N)は、チタニウムを添加した
鋼中では、TiNやTi(CN)の形で析出し、高温で
は結晶粒を微細化させ、常温では析出硬化する。したが
って、結晶粒を微細化させるためにTiNを利用するた
めには、適当量の窒素濃度を必要とし、あまりにたくさ
ん添加すれば、電位との相互作用により時效硬化され、
常温脆化が誘発され得る。したがって、0.003〜
0.01%の範囲で限定する必要がある。一方、上記ボ
ロンを添加した鋼中で添加できたNは、BN等で析出さ
れるので、結晶粒界に偏析される有效ボロンの量を減少
させる。したがって、0.007%以下に限定する必要
がある。
The nitrogen (N) precipitates in the form of TiN or Ti (CN) in the steel to which titanium has been added, refines the crystal grains at high temperatures, and precipitates and hardens at normal temperatures. Therefore, in order to use TiN to refine the crystal grains, an appropriate amount of nitrogen concentration is required. If too much is added, age hardening occurs due to interaction with potential,
Cold embrittlement can be induced. Therefore, from 0.003
It is necessary to limit the range to 0.01%. On the other hand, N added in the boron-added steel is precipitated by BN or the like, so that the amount of effective boron segregated at the grain boundaries is reduced. Therefore, it must be limited to 0.007% or less.

【0027】上記と共に組成される鋼には、MnS及び
Biを吸着したMnS介在物、及び金属性Biが形成さ
れるが、この時、介在物の断面分率は、先ず、MnS及
びBiを吸着したMnS介在物の断面分率が0.5−
2.0%であることが望ましい。その理由は、上記介在
物の断面分率が0.5%以下ならば、切削性が低下し、
また、高温脆化が支鉄とMnSの界面脆化から結晶粒界
脆化に移行して、2.0%以上ならば、熱間加工性が低
下するためである。
MnS inclusions adsorbing MnS and Bi and metallic Bi are formed in the steel having the above composition. At this time, the cross-sectional fraction of the inclusions is determined by first adsorbing MnS and Bi. The cross-sectional fraction of the MnS inclusions
Desirably, it is 2.0%. The reason is that if the cross-sectional fraction of the inclusions is 0.5% or less, the machinability decreases,
Also, high temperature embrittlement shifts from interfacial embrittlement between supporting iron and MnS to grain boundary embrittlement, and if it is 2.0% or more, hot workability is reduced.

【0028】そして、金属性Bi介在物の断面分率が
0.03−0.3%であることが望ましいが、その理由
は、断面分率が0.03%以下ならば、切削性が低下
し、0.3%以上にならば熱間加工性が低下するためで
ある。上記二つの介在物は、各々その長さが5−20um
で、幅が1−10umであることが望ましい。その理由
は、介在物があまり微細であると、応力集中の中心とし
ての役割が減少して切削效果がなくなり、また、あまり
粗大であると、被削性及び熱間加工性が低下するためで
ある。そして、この介在物等の形状比(長さ/幅)があ
まり小さければ、被削性が低下し、形状比があまり大き
ければ、高温変形時、熱間圧延の方向で素材が裂ける可
能性が高まることから、形状比の適切な値は、1−2が
望ましい。
It is desirable that the metallic Bi inclusions have a cross-sectional fraction of 0.03-0.3%, because if the cross-sectional fraction is 0.03% or less, the machinability decreases. However, if it is 0.3% or more, the hot workability decreases. Each of the above two inclusions has a length of 5-20 μm.
And the width is desirably 1 to 10 μm. The reason is that if the inclusions are too fine, the role as the center of stress concentration is reduced and the cutting effect is lost, and if the inclusions are too coarse, machinability and hot workability are reduced. is there. If the shape ratio (length / width) of the inclusions or the like is too small, the machinability decreases, and if the shape ratio is too large, the material may tear in the direction of hot rolling during high-temperature deformation. Because of the increase, it is desirable that the appropriate value of the shape ratio is 1-2.

【0029】次に、本発明の快削鋼等の製造方法を説明
する。まず、再加熱温度の調節による本発明の快削鋼の
製造方法を説明する。上記のようにTi,B及びNが添
加されない組成の快削鋼ブルーム(bloom)を利用して
圧延のために再加熱温度を850−1000℃の範囲に
限定する。これは、上記再加熱温度が850℃にできな
い場合は、圧延温度があまり低くて、延性が低下し、1
000℃を超過すると結晶粒が成長してしまうためであ
る。このような再加熱温度の調節によりオーステナイト
結晶粒度が60umを超えなくなる。これに伴い、60%
以上の優れた高温延性の確保を可能にするので、後続す
る鋼片圧延及び線材圧延時、表面欠陥の発生を防止でき
る。一方、上記再加熱温度での維持時間は1分以上とす
ることが望ましい。
Next, a method for producing free-cutting steel and the like according to the present invention will be described. First, a method for producing the free-cutting steel of the present invention by adjusting the reheating temperature will be described. As described above, the reheating temperature is limited to a range of 850 to 1000 ° C. for rolling by using a free cutting steel bloom having a composition to which Ti, B and N are not added. This is because if the reheating temperature cannot be set to 850 ° C., the rolling temperature is too low, the ductility decreases, and
If the temperature exceeds 000 ° C., crystal grains grow. By controlling the reheating temperature, the austenite grain size does not exceed 60 μm. Along with this, 60%
Since the above-described excellent high-temperature ductility can be ensured, it is possible to prevent the occurrence of surface defects during the subsequent billet rolling and wire rod rolling. On the other hand, the maintenance time at the reheating temperature is desirably 1 minute or more.

【0030】次に、Ti及びNを添加した本発明の快削
鋼の製造方法を説明する。上記のようにチタニウム0.
0−0.1%,窒素0.003−0.01%を含有した
快削鋼ブルーム(bloom)を利用して通常の温度で再加
熱する。この時1000℃以上の高温の再加熱温度でも
不溶性のTiNなどと同じ析出物の作用でオーステナイ
ト結晶粒度を60um以下で調整が可能であるので、高温
延性が60%以上確保できる。これに伴い、後続する鋼
片圧延及び線材圧延温度の範囲が850−1200℃
で、1000℃以下に拡張できる。この時、圧延温度の
範囲を850−200℃としたことは、圧延温度が85
0℃未満の場合、熱間圧延時に、表面欠陥が発生する虞
があり、また、1200℃以上の場合には、結晶粒界が
部分的に熔融されるために、結晶粒界の脆化による表面
欠陥が発生するためである。
Next, a method for producing the free-cutting steel of the present invention to which Ti and N are added will be described. As described above, titanium 0.
Reheat at normal temperature using a free cutting steel bloom containing 0-0.1%, nitrogen 0.003-0.01%. At this time, even at a high reheating temperature of 1000 ° C. or higher, the austenite crystal grain size can be adjusted to 60 μm or less by the action of the same precipitate as insoluble TiN, so that high-temperature ductility can be secured to 60% or more. Along with this, the subsequent billet rolling and wire rod rolling temperature range is 850-1200 ° C.
Can be extended to 1000 ° C. or less. At this time, the fact that the range of the rolling temperature was 850-200 ° C. means that the rolling temperature was 85 ° C.
If the temperature is lower than 0 ° C., surface defects may be generated during hot rolling. If the temperature is higher than 1200 ° C., the crystal grain boundary is partially melted, so that the crystal grain boundary is embrittled. This is because surface defects occur.

【0031】次に、B及びNを添加した本発明の快削鋼
の製造方法を説明する。上記と共にボロンを0.005
〜0.015%,窒素を0.007%以下に含有した快
削鋼ブルーム(bloom)を通常の再加熱方法で再加熱し
た後、800−1200℃の温度で鋼片圧延を行なう。
そしてこの時、得られた鋼片(billet)を再加熱した
後、800−1200℃の温度で線材圧延すると、高温
延性が優れ、表面欠陥がない快削鋼線材が得られる。こ
こで、鋼片圧延と線材圧延の温度は、何れも800−1
200℃とする。その理由は、圧延温度が800℃未満
の場合には、熱間圧延時、表面欠陥が発生する虞があ
り、圧延負荷が大きく、大容量の圧延機を必要とするの
で、実用性がなく、1200℃以上の場合には、結晶粒
界が部分的に熔融されるために結晶粒界の脆化による表
面欠陥が発生するためである。すなわち、本発明によっ
て熱間圧延温度の範囲が1000℃以下に拡張される。
Next, a method for producing the free-cutting steel of the present invention to which B and N are added will be described. 0.005 boron together with the above
After reheating a free-cutting steel bloom containing 0.0015% or less and 0.007% or less of nitrogen by a normal reheating method, billet rolling is performed at a temperature of 800 to 1200 ° C.
At this time, after the obtained billet is reheated, if the wire is rolled at a temperature of 800 to 1200 ° C., a free-cutting steel wire having excellent high-temperature ductility and no surface defects can be obtained. Here, both the billet rolling and wire rod rolling temperatures were 800-1
200 ° C. The reason is that if the rolling temperature is lower than 800 ° C., there is a possibility that surface defects may occur during hot rolling, the rolling load is large, and a large-capacity rolling mill is required. If the temperature is higher than 1200 ° C., the crystal grain boundaries are partially melted, and surface defects due to embrittlement of the crystal grain boundaries occur. That is, according to the present invention, the range of the hot rolling temperature is extended to 1000 ° C. or less.

【0032】以下、本発明の実施例を通して具体的に説
明する。 [実施例 1]下記表1と同じ成分を持つ試験片を準備
した。この時、MnSとビスマスを吸着したMnS介在
物の断面分率が1.5−2.0%,ビスマス介在物だけ
の断面分率が0.15−0.2%含有している。また、
この介在物の長さは、5−15um、幅は5−15umであ
り、幅に対する長さの比率は1−2程度である。ビスマ
ス介在物の断面分率は走査型電子顕微鏡(SEM)の映
像(200倍率)で計算したものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments. [Example 1] A test piece having the same components as in Table 1 below was prepared. At this time, the cross-sectional fraction of MnS inclusions adsorbing MnS and bismuth contains 1.5-2.0%, and the cross-sectional fraction of only bismuth inclusions is 0.15-0.2%. Also,
The length of this inclusion is 5-15 um and the width is 5-15 um, and the ratio of the length to the width is about 1-2. The cross-sectional fraction of the bismuth inclusions was calculated from a scanning electron microscope (SEM) image (200 magnification).

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】上記表1に表した鋼の種類Aを利用した試
験片を下記表2と同じ再加熱條件で加熱して、引張試験
を行った。各温度別の破断面減少率を求め、その結果を
高温延性で、下記表2に表し、また、オーステナイト結
晶粒度を測定して、その結果も下記表2に表した。
A test piece using steel type A shown in Table 1 was heated under the same reheating conditions as in Table 2 below, and a tensile test was performed. The fracture surface reduction rate at each temperature was determined, and the results were shown in Table 2 below in terms of high-temperature ductility. The austenite grain size was measured, and the results were also shown in Table 2 below.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】上記表2で分かるように、オーステナイト
結晶粒度が121umになれば、900℃以下の温度で破
断面減少率は60%以下であるから、900℃で熱間圧
延すると表面欠陥が発生するようになる。しかし、再加
熱温度を制御してオーステナイト結晶粒度を60um以下
となるように微細化すれば、破断面減少率は60%以上
に増加し、900℃で熱間圧延しても、表面欠陥は発生
しない。すなわち、本発明によって、オーステナイト粒
度を制御することにより、900℃近辺の比較的低温で
も表面欠陥の発生を防止しながら熱間圧延をすることが
可能になる。
As can be seen from Table 2, when the austenite crystal grain size is 121 μm, the fracture surface reduction rate is 60% or less at a temperature of 900 ° C. or less. Therefore, surface defects occur when hot rolling is performed at 900 ° C. Become like However, if the austenite grain size is reduced to 60 μm or less by controlling the reheating temperature, the fracture surface reduction rate increases to 60% or more, and surface defects occur even when hot-rolled at 900 ° C. do not do. That is, by controlling the austenite grain size according to the present invention, it becomes possible to perform hot rolling while preventing the occurrence of surface defects even at a relatively low temperature around 900 ° C.

【0037】上記本発明の実施例で、破断面減少率を高
温延性の定量的評価の基準で使用したが、その理由を説
明すると次の通りである。熱間脆化を予測するために高
温引張試験片の破断面減少率を測定した時、破断面減少
率が60%以上の破断材を観察すると、ビスマスを吸着
したMnS介在物と支鉄の界面で空孔が生成されて、こ
の空孔が塑性変形率を伴い、成長した隣接する他の空孔
と合体して破断される延性破壊が起きる。反面、破断面
減少率が60%以下の破断材は、Biを吸着したMnS
介在物と支鉄の界面とオーステナイト結晶粒界で空孔が
生成されるが、この空孔は、塑性変形を隨伴する成長で
なく、やがて亀裂に発展して隣接する他の亀裂と合体
し、破断する脆性破壊が起きる。また、断面減少率が6
0%以下の破断材で破断面減少率が減少するほど結晶粒
界破面率が増加する。したがって、引張試験片の破断面
減少率60%が現れる温度を熱間圧延時に、表面欠陥が
発生する熱間脆化の基準に定めることができる。また、
破断面減少率は、高温延性の定量的評価の基準で活用で
きる。
In the above embodiment of the present invention, the fracture surface reduction rate was used as a criterion for quantitative evaluation of high-temperature ductility. The reason is as follows. When the fracture surface reduction rate of a high-temperature tensile test specimen was measured to predict hot embrittlement, when a fractured material having a fracture surface reduction rate of 60% or more was observed, the interface between the MnS inclusions adsorbing bismuth and the iron support was observed. Then, a void is generated, and this void is accompanied by a plastic deformation rate, and a ductile fracture occurs in which the void is united with another grown adjacent void and fractured. On the other hand, a fractured material having a fracture surface reduction rate of 60% or less is made of Bi-adsorbed MnS.
Voids are formed at the interface between the inclusion and the iron support and at the austenite grain boundaries.The pores do not grow with plastic deformation but eventually develop into cracks and merge with other adjacent cracks. And brittle fracture occurs. In addition, the area reduction rate is 6
The grain boundary fracture rate increases as the fracture surface reduction rate decreases with a fractured material of 0% or less. Therefore, the temperature at which the fracture surface reduction rate of the tensile test specimen appears at 60% can be determined as the standard of hot embrittlement in which surface defects occur during hot rolling. Also,
The fracture surface reduction rate can be used as a standard for quantitative evaluation of hot ductility.

【0038】[実施例2〕下記表3と同じ成分を持つ試
験片を準備した。この時、MnSとビスマスを吸着した
MnS介在物の断面分率が1.5−2.0%、ビスマス
介在物だけの断面分率が0.15−0.2%含有されて
いる。また、この介在物の長さは、5−15um、幅は5
−15umであり、幅に対する長さの比率は1−2程度で
あった。ビスマス介在物の断面分率は走査型電子顯微鏡
(SEM)の映像(200倍率)で計算したものであ
る。
Example 2 Test pieces having the same components as in Table 3 below were prepared. At this time, the MnS inclusion containing MnS and bismuth contained 1.5 to 2.0% of the cross-sectional fraction, and the cross-sectional fraction of only the bismuth inclusion was 0.15 to 0.2%. The length of this inclusion is 5 to 15 μm and the width is 5
−15 μm, and the ratio of the length to the width was about 1-2. The sectional fraction of the bismuth inclusions was calculated from an image (200 magnification) of a scanning electron microscope (SEM).

【0039】下記表3に表した鋼の種類を利用した試験
片を下記表4と同じ再加熱條件で加熱して、引張試験を
行った。オーステナイト結晶粒度と各々のオーステナイ
ト結晶粒度を持つ素材を引張試験した時の破断面減少率
を求め、その結果を下記表3に表した。下記表4で分か
るように、再加熱温度が1250℃と高くても、チタニ
ウムと窒素を調整した鋼の種類(鋼の種類T1,T2,
T4)では、TiNが再加熱時にオーステナイト結晶粒
度の成長を抑制させるので、オーステナイト結晶粒度は
60um以下で、この鋼の種類の850〜1000℃の破
断面減少率は60%以上として、熱間圧延時に表面欠陥
が発生する虞がない。しかし、チタニウムを添加した鋼
の種類でも、窒素濃度が低い鋼の種類(鋼の種類T3)
は、オーステナイト結晶粒度の成長を抑制するTiNが
析出されないので、オーステナイト結晶粒度は85umで
850〜1000℃の破断面減少率を60%以下とし
て、この温度で熱間圧延を行なうと、表面欠陥が発生す
る。
A test piece using the steel types shown in Table 3 below was heated under the same reheating conditions as in Table 4 below, and a tensile test was performed. The austenitic grain size and the material having each austenite grain size were subjected to a tensile test to determine the fracture surface reduction rate, and the results are shown in Table 3 below. As can be seen from Table 4 below, even when the reheating temperature is as high as 1250 ° C., the type of steel (titanium type T1, T2,
In T4), since the TiN suppresses the growth of the austenite grain size at the time of reheating, the austenite grain size is 60 μm or less, and the fracture surface reduction rate at 850 to 1000 ° C. of this steel type is 60% or more, and hot rolling is performed. There is no fear that a surface defect sometimes occurs. However, even with the type of steel to which titanium is added, the type of steel having a low nitrogen concentration (type of steel T3)
Since TiN, which suppresses the growth of austenite grain size, is not precipitated, when the austenite grain size is 85 μm and the fracture surface reduction rate at 850 to 1000 ° C. is 60% or less and hot rolling is performed at this temperature, surface defects are reduced. appear.

【0040】また、窒素濃度を調整しても、チタニウム
を過度に添加した鋼の種類(鋼の種類T5)は、TiN
の析出物がオーステナイト結晶粒度が54um程度に微細
化されても、過度なTiNの析出によって結晶粒界に対
する結晶粒の強度があまり大きいために、850〜10
00℃の破断面減少率は60%以下であるから、熱間圧
延時、表面欠陥が発生する。また、Ti及びNが添加さ
れない鋼の種類(T0)の場合も、850〜950℃温
度で破断面減少率は60%以下であるから、熱間圧延
時、表面欠陥が発生する。したがってチタニウムと窒素
を所定量添加した鋼の種類(T1,T2及び T4)だ
け1000℃以上の温度範囲だけでなく、850〜10
00℃の比較的低温でも優れた高温延性を持つことを分
かる。
Even if the nitrogen concentration is adjusted, the type of steel to which titanium is excessively added (type of steel T5) is TiN.
Even if the austenite crystal grain size is reduced to about 54 μm, the strength of the crystal grains at the grain boundaries due to excessive precipitation of TiN is so large that 850-10
Since the fracture surface reduction rate at 00 ° C. is 60% or less, surface defects occur during hot rolling. Also, in the case of steel type (T0) to which Ti and N are not added, since the fracture surface reduction rate is 60% or less at a temperature of 850 to 950 ° C, surface defects occur during hot rolling. Therefore, not only the type of steel (T1, T2, and T4) to which titanium and nitrogen are added in a predetermined amount but also the temperature range of 1000 ° C. or more,
It can be seen that it has excellent high-temperature ductility even at a relatively low temperature of 00 ° C.

【0041】[0041]

【表3】 [Table 3]

【0042】[0042]

【表4】 [Table 4]

【0043】[実施例3]下記表5と共に組成した素材を
高温で引張試験を行い、破断面減少率を測定した後で、
その結果を下記表6に表した。下記表5及び6に表れた
ように、本発明によって組成した鋼の種類である発明鋼
(1−3)の場合、ボロンが結晶粒界にまず偏析され
て、Bi,S等の偏析を抑制するために、800−10
00℃で破断面減少率が70%以上として、高温延性が
優れていることが分かる。したがって、表面欠陥が発生
する虞がない。反面、ボロンを添加しない比較鋼(1)
の場合、800〜950℃温度で破断面減少率が60%
以下で熱間脆化が発生し、高温延性が脆化になって、ボ
ロンを添加した鋼の種類でもボロンの濃度が低い比較鋼
(2−3)の場合、オーステナイト結晶粒界に偏析され
たボロンの量が少ないために、800−900℃で破断
面減少率が60%以下で熱間脆化を抑制するような高温
延性を確保できなかった。
Example 3 After a tensile test was performed at a high temperature on a material having the composition shown in Table 5 below and the fracture surface reduction rate was measured,
The results are shown in Table 6 below. As shown in the following Tables 5 and 6, in the case of the invention steel (1-3), which is a type of steel composed according to the present invention, boron is first segregated at the crystal grain boundaries to suppress segregation of Bi, S and the like. 800-10
When the fracture surface reduction rate at 00 ° C. is 70% or more, it is understood that the high-temperature ductility is excellent. Therefore, there is no possibility that a surface defect occurs. On the other hand, comparative steel without boron addition (1)
In the case of, the fracture surface reduction rate is 60% at 800 to 950 ° C.
In the following, hot embrittlement occurred, high-temperature ductility became embrittled, and in the case of the comparative steel (2-3) having a low boron concentration even in the type of steel to which boron was added, the steel was segregated to austenite grain boundaries. Due to the small amount of boron, a high-temperature ductility that suppresses hot embrittlement at 800-900 ° C. and a reduction rate of fracture surface of 60% or less could not be secured.

【0044】また、ボロンの濃度が高い比較鋼(4)の
場合、結晶粒界にボロンが多く析出された900℃以上
の高温でも破断面減少率が60%以下で高温延性を悪化
させる。したがって、ボロンを所定量添加する本発明鋼
は、ボロンを添加しない比較鋼に比べて、800〜10
00℃の温度範囲で優秀な高温延性を持ち、熱間圧延時
表面欠陥が発生しないことが分かる。
Further, in the case of the comparative steel (4) having a high boron concentration, even at a high temperature of 900 ° C. or higher where a large amount of boron is precipitated at the crystal grain boundaries, the fracture surface reduction rate is 60% or less, deteriorating the high-temperature ductility. Therefore, the steel of the present invention to which a predetermined amount of boron is added is 800 to 10% less than the comparative steel to which boron is not added.
It can be seen that it has excellent high-temperature ductility in the temperature range of 00 ° C. and no surface defects occur during hot rolling.

【0045】一方、ボロンを添加する本発明鋼(1〜
3)とボロンを添加しない比較鋼(1)を比較してみれ
ば、比較的高い圧延温度下でも、発明鋼(1〜3)が比
較鋼(1)に比べて高温延性がはるかに優れていること
が分かる。例えば、1000〜1100℃の圧延温度範
囲で発明鋼(1〜3)の破断面減少率は90%以上に比
べて比較鋼(1)は90%以下を表している。したがっ
て、ボロンを添加する発明鋼はボロンを添加しない比較
鋼に比べて、1000℃以上の高い圧延温度下で高温延
性が優れているでけでなく、800〜1000℃の比較
的低温の圧下温度下でも高温延性が優れていることが分
かる。
On the other hand, the steel of the present invention to which boron is added (1 to 1)
Comparing the comparative steel (3) with the comparative steel (1) to which boron is not added, the invention steels (1 to 3) have much higher hot ductility than the comparative steel (1) even at a relatively high rolling temperature. You can see that there is. For example, in the rolling temperature range of 1000 to 1100 ° C., the reduction ratio of the fracture surface of the invention steels (1 to 3) is 90% or less as compared with 90% or more. Therefore, the inventive steel to which boron is added has not only excellent high-temperature ductility under a high rolling temperature of 1000 ° C. or more but also a relatively low rolling temperature of 800 to 1000 ° C., as compared with the comparative steel to which boron is not added. It can be seen that the high temperature ductility is excellent even below.

【0046】[0046]

【表5】 [Table 5]

【0047】[0047]

【表6】 [Table 6]

【0048】[実施例4]実施例3の表5と共に組成した
鋼片を1250℃の温度で3時間、再加熱した後で、下
記表6に現れた温度で熱間線材圧延を行った後に、表面
欠陥の発生程度を確認し、その結果を下記表7に表し
た。下記表7に表れたように、比較鋼(1−2)を80
0−950℃で熱間圧延すると、表面欠陥が発見できる
が、本発明鋼(1−3)の場合、800℃程度の低温の
圧延温度でも表面欠陥が発生しなかった。
Example 4 A steel slab having the composition shown in Table 5 of Example 3 was reheated at a temperature of 1250 ° C. for 3 hours, and then hot-rolled at a temperature shown in Table 6 below. The degree of occurrence of surface defects was confirmed, and the results are shown in Table 7 below. As shown in Table 7 below, the comparative steel (1-2) was 80
When hot rolling was performed at 0 to 950 ° C., surface defects were found. However, in the case of the steel (1-3) of the present invention, no surface defects occurred even at a low rolling temperature of about 800 ° C.

【0049】[0049]

【表7】 [Table 7]

【0050】[0050]

【発明の效果】以上説明したように、本発明によると、
高温延性が優れたビスマス(Bi)−硫黄(S)系快削
鋼を実現することができ、この快削鋼は低温でも圧延が
可能であり、この場合でも表面欠陥が発生しないことか
ら、生産性が向上する優れた效果を奏する。
As described above, according to the present invention,
A bismuth (Bi) -sulfur (S) -based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility can be realized, and this free-cutting steel can be rolled even at a low temperature. It has an excellent effect of improving the properties.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年6月7日(2000.6.7)[Submission date] June 7, 2000 (2000.6.7)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 高温延性に優れたビスマス(Bi)−
硫黄(S)系快削鋼、及びその製造方法
Title of the Invention Bismuth (Bi)-excellent in high-temperature ductility
Sulfur (S) -based free-cutting steel and method for producing the same

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はビスマス(Bi)−
硫黄(S)系の快削鋼、及びその製造方法に関するもの
であり、詳細には、低温の圧延温度においても表面欠陥
が生じない、高温延性に優れた快削鋼及びその製造方法
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bismuth (Bi)-
The present invention relates to a free-cutting steel based on sulfur (S) and a method for producing the same, and more particularly, to a free-cutting steel excellent in high-temperature ductility and having no surface defects even at a low rolling temperature, and a method for producing the same. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】快削鋼は優れた被削性が要求されるカメ
ラ、時計などの精密加工性を要求される小部品の製造に
使用される素材であり、さらに近年には、自動車、時計
及びカメラなどの生産増加に伴って、被削性を改善させ
る鉛などの元素が添加された鉛−硫黄系快削鋼が開発さ
れ、切削加工時の高速化及び自動化に適した鋼材として
実用化されている。しかしながら、鉛は、人体に対して
有毒であることから、この問題を解決するためにビスマ
ス(Bi)−硫黄(S)系快削鋼が開発されている。
2. Description of the Related Art Free-cutting steel is a material used for manufacturing small parts such as cameras and watches requiring excellent machinability, and is required for precision workability. With the increase in production of cameras and other products, lead-sulfur-based free-cutting steel to which elements such as lead that improve machinability have been added has been developed and put into practical use as a steel material suitable for high-speed and automatic cutting. Have been. However, since lead is toxic to the human body, a bismuth (Bi) -sulfur (S) free cutting steel has been developed to solve this problem.

【0003】一般的にビスマス(Bi)−硫黄(S)系
快削鋼は、鋼に非金属性または金属性介在物を含ませ、
被削性能を向上,改善させている。この非金属性介在物
の代表的なものがMnSであり、前記金属性介在物は、
鋼中に固溶度がほとんどないビスマス(Bi)などの低
融点金属である。このような介在物は、切削加工時にお
いて応力集中の中心に作用し、介在物と支鉄(matrix
structure)の界面で空孔(void)の生成と亀裂の成長
を容易にし、切削に必要な力を減少させる。切削加工熱
により軟化したり、溶融して、チップと切削工具(too
l)の界面で潤滑剤として作用し、工具の磨耗を抑制
し、また、切削加工に必要な力を減少させる。
[0003] Generally, bismuth (Bi) -sulfur (S) free-cutting steel is prepared by adding non-metallic or metallic inclusions to steel,
Machining performance has been improved and improved. A typical nonmetallic inclusion is MnS, and the metallic inclusion is:
It is a low melting point metal such as bismuth (Bi) which has almost no solid solubility in steel. Such inclusions act at the center of stress concentration during cutting, and the inclusions and support iron (matrix)
facilitates void generation and crack growth at the interface of the structure, reducing the force required for cutting. Cutting heat softens or melts, and inserts and cutting tools (too
l) acts as a lubricant at the interface, suppresses tool wear, and reduces the force required for cutting.

【0004】MnSを形成するために添加される硫黄
は、Mnの含量が充分でなくても、また、Mnの含量が
充分であっても、凝固または冷却が急に起これば過飽和
になる。連続鋳造時、鋳片はその表面が一定な厚さだけ
急速凝固した組織が生じ、次にその内部には、柱状結晶
が生じて、この柱状晶の間にMnSが晶出される。しか
し、chill晶と呼ばれる急速凝固によってできた組織で
は、硫黄がMnSを形成できずに過飽和になっている。
かくして、過飽和の硫黄は、冷却または再加熱中に、一
部はMnSとなって析出し、一部は結晶粒界に熱間脆性
を起こすFeSとして析出する。この鋼中には、硫黄だ
けでなく固溶度がほとんどない気体成分も過飽和になっ
ているので、固体での固溶度を超過するこれらの気体成
分は微細なピンホール(pin hole)として残留するよ
うになる。
[0004] Sulfur added to form MnS becomes supersaturated even if the content of Mn is insufficient, or even if the content of Mn is sufficient, solidification or cooling occurs suddenly. During continuous casting, a slab has a structure in which the surface is rapidly solidified by a certain thickness, and then a columnar crystal is formed therein, and MnS is crystallized between the columnar crystals. However, in a structure formed by rapid solidification called a chill crystal, sulfur cannot form MnS and is supersaturated.
Thus, part of the supersaturated sulfur precipitates as MnS during cooling or reheating, and partly precipitates as FeS, which causes hot embrittlement at crystal grain boundaries. In this steel, not only sulfur but also gas components with almost no solid solubility are supersaturated, so those gas components exceeding the solid solubility in the solid remain as fine pin holes. I will be.

【0005】一方、切削加工に有用なビスマス(Bi)
は、鋼に固溶性がほとんどなく、溶融点が低いために、
MnS介在物を意図的に生成させない一般炭素鋼では、
主に結晶粒界に薄いフィルム(flim)形に析出して結晶
粒界脆化を起こす。これに対し、MnS介在物を意図的
に生成させた快削鋼では、ビスマス(Bi)がMnS介
在物に吸着されて晶出するので、MnS介在物と支鉄の
オーステナイト界面またはオーステナイト結晶粒界に析
出して、熱間脆化を誘発させる。上記MnS介在物と支
鉄のオーステナイトの界面に存在する液状のビスマス
(Bi)は、略900−1000℃で、延性の低下を引
き起し、オーステナイトの結晶粒界に存在する液状のビ
スマス(Bi)は、約800−900℃で延性を低下さ
せる。このように、熱間圧延中に延性が急激に低下する
と、熱間圧延した線材の表面に欠陥が生じる。この問題
は、特に、800−900℃で延性が低下する場合に顕
著に発生する。
On the other hand, bismuth (Bi) useful for cutting work
Has little solid solubility in steel and low melting point,
In general carbon steel that does not intentionally generate MnS inclusions,
It mainly precipitates at the grain boundaries in the form of a thin film (flim) and causes grain boundary embrittlement. On the other hand, in a free-cutting steel in which MnS inclusions are intentionally generated, bismuth (Bi) is adsorbed by the MnS inclusions and crystallized, so that the austenite interface or austenite grain boundary between the MnS inclusions and the supporting iron. And induces hot embrittlement. The liquid bismuth (Bi) existing at the interface between the MnS inclusions and the austenite of the supporting iron causes a decrease in ductility at approximately 900 to 1000 ° C., and the liquid bismuth (Bi) existing at the austenite crystal grain boundary is formed. ) Reduces ductility at about 800-900 ° C. As described above, when the ductility sharply decreases during hot rolling, defects occur on the surface of the hot-rolled wire. This problem occurs particularly remarkably when ductility is lowered at 800 to 900 ° C.

【0006】このような表面欠陥は大きく2つに分類で
きる。その一は、スキャブ(scab:かさぶた)によって
引き起こされる大型欠陥であり、これらの長さは5−1
0mm程度であり、その分布間隔は不均一であるが、通
常、数mmである。また、他の表面の欠陥は、線材の長さ
方向に発生する微細な亀裂であり、長さが1mm以下で、
その分布間隔は数μmであり、多少規則性がある。これ
らの欠陥は、多数の微細な亀裂において、当該微細な亀
裂の一部が起点となって伸びた、液状のビスマス(B
i)を吸着したMnSとマトリクス組織との界面に、ピ
ンホール(pin hole)内または結晶粒界上に形成され
る。
[0006] Such surface defects can be roughly classified into two types. One is large defects caused by scabs (scabs), whose length is 5-1.
It is about 0 mm and its distribution interval is not uniform, but is usually several mm. Further, other surface defects are fine cracks generated in the length direction of the wire, and the length is 1 mm or less,
The distribution interval is several μm, and there is some regularity. These defects are caused by a liquid bismuth (B) that has been extended from a large number of fine cracks with part of the fine cracks as a starting point.
It is formed in a pin hole or on a crystal grain boundary at the interface between MnS adsorbing i) and the matrix structure.

【0007】したがって、従来は、欠陥の起点となる微
細な亀裂の生成を抑制するために、または、微細な亀裂
が生成していてもそれ以上の成長を抑制するために圧延
温度を、通常1000℃以上に高くし、マトリクス組織
の延性を向上させることにより、欠陥の生成を抑制して
いた。しかし、圧延温度を高めることによって圧延設備
の維持の困難性や生産性の低下などの問題が生じること
から、比較的低温の圧延温度でも表面欠陥の生成が抑制
される優れた延性を確保できるビスマス(Bi)−硫黄
(S)系快削鋼が要求されている。
[0007] Therefore, conventionally, the rolling temperature is usually set at 1000 to suppress the generation of fine cracks which are the starting points of defects or to suppress further growth even if fine cracks are generated. The generation of defects was suppressed by increasing the temperature to at least ℃ and improving the ductility of the matrix structure. However, raising the rolling temperature causes problems such as difficulty in maintaining the rolling equipment and a decrease in productivity. Therefore, bismuth that can ensure excellent ductility in which generation of surface defects is suppressed even at a relatively low rolling temperature. There is a demand for (Bi) -sulfur (S) -based free-cutting steel.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
晶粒の成長を抑制することにより結晶粒を微細
化させ、比較的低い圧延温度の範囲でも表面欠陥の発生
を防止することができる高温延性に優れたビスマス(B
i)−硫黄(S)系快削鋼及びその製造方法を提供する
ことである。
OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of present invention thus is refining crystal grains by suppressing the growth of crystal grain, it is possible to prevent the occurrence of surface defects in the range of relatively low rolling temperature Bismuth (B
(i) To provide a free-sulfur (S) -based free-cutting steel and a method for producing the same.

【0009】 また、本発明の他の目的は、TiとNを添
加して再加熱温度が高くても、高温で再固溶しない微細
に存在する析出物を利用して結晶粒界の移動を妨害し、
結晶粒を微細化させて、比較的低い圧延温度範囲でも表
面欠陥の発生を防止できる高温延性に優れたビスマス
(Bi)−硫黄(S)系快削鋼及びその製造方法を提供
ことである。また、本発明のいま一つの目的は、BとN
を添加して、オーステナイト結晶粒界にS及びBiより
拡散速度が早いボロンを優先的に偏析させ、比較的低い
圧延温度範囲でのFeS、熔融Bi等に起因する表面欠
陥の発生を防止できる高温延性に優れたビスマス(B
i)−硫黄(S)系快削鋼及びその製造方法を提供する
ことである。
Another object of the present invention, even at high reheating temperature by adding Ti and N, the movement to the grain boundary utilizing the precipitates present finely not redissolved at high temperatures Obstruct,
An object of the present invention is to provide a bismuth (Bi) -sulfur (S) -based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility that can refine crystal grains and prevent generation of surface defects even in a relatively low rolling temperature range, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide B and N
To preferentially segregate boron having a faster diffusion rate than S and Bi at the austenite grain boundaries, and to prevent the occurrence of surface defects caused by FeS, molten Bi, etc. in a relatively low rolling temperature range. Bismuth with excellent ductility (B
(i) To provide a free-sulfur (S) -based free-cutting steel and a method for producing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を逹成するため
に本発明においては、重量%で、炭素(C):0.05
−0.15%,マンガン(Mn):0.5−2.0%,
硫黄(S):0.15−0.4%,燐(P):0.01
−0.1%,酸素(O):0.003−0.02%,ビ
スマス(Bi):0.03−0.3%,シリコン(S
i):0.01%以下、アルミニウム(Al):0.0
009%以下と、残部が鉄(Fe)及び不可避の不純物
から成り、かつ、MnS又はビスマスを吸着したMnS
介在物と金属性ビスマス介在物とを含有し、前記MnS
及びビスマスを吸着したMnS介在物の断面分率が、
0.5%−2.0%であり、かつ、金属性ビスマス介在
物の断面分率が0.03%−0.3%であり、上記二つ
の介在物が各々その長さが5−20μmで、幅が1−1
0μmであることを特徴とする高温延性に優れたBi−
S系快削鋼とする。
In order to achieve the above object, in the present invention, carbon (C) is 0.05% by weight.
-0.15%, manganese (Mn): 0.5-2.0%,
Sulfur (S): 0.15-0.4%, phosphorus (P): 0.01
-0.1%, oxygen (O): 0.003-0.02%, bismuth (Bi): 0.03-0.3%, silicon (S
i): 0.01% or less, aluminum (Al): 0.0
009% or less, the balance being iron (Fe) and unavoidable impurities, and MnS or bismuth-adsorbed MnS
MnS containing inclusions and metallic bismuth inclusions
And the cross-sectional fraction of MnS inclusions adsorbing bismuth is
0.5% -2.0% with metallic bismuth
The cross-sectional fraction of the object is 0.03% -0.3%.
Are each 5 to 20 μm in length and 1-1 in width.
Bi- excellent in high-temperature ductility characterized by being 0 μm.
S-based free cutting steel.

【0011】 また、本発明は、重量%で、炭素(C):
0.05−0.15%,マンガン(Mn):0.5−
2.0%,硫黄(S):0.15−0.4%,燐
(P):0.01−0.1%,酸素(O):0.003
−0.02%,ビスマス(Bi):0.03−0.3
%,シリコン(Si):0.01%以下,アルミニウム
(Al):0.0009%以下,チタニウム(Ti):
0.02−0.1%,窒素(N):0.003−0.0
1%と、残部が鉄(Fe)及び不可避な不純物で組成さ
れるMnS及びビスマスを吸着したMnS介在物と金属
性ビスマス介在物とを含有し、前記MnS及びビスマス
を吸着したMnS介在物の断面分率が、0.5%−2.
0%であり、かつ、金属性ビスマス介在物の断面分率が
0.03%−0.3%であり、上記二つの介在物が各々
その長さが5−20μmで、幅が1−10μmであるこ
とを特徴とする高温延性が優れたBi−S系快削鋼とす
る。
Further , the present invention provides a method for preparing carbon (C) by weight%:
0.05-0.15%, manganese (Mn): 0.5-
2.0%, sulfur (S): 0.15-0.4%, phosphorus (P): 0.01-0.1%, oxygen (O): 0.003
-0.02%, bismuth (Bi): 0.03-0.3
%, Silicon (Si): 0.01% or less, aluminum (Al): 0.0009% or less, titanium (Ti):
0.02-0.1%, nitrogen (N): 0.003-0.0
MnS inclusions adsorbing MnS and bismuth composed of iron (Fe) and unavoidable impurities, and metallic bismuth inclusions, and the MnS and bismuth inclusion
Is 0.5% -2.
0%, and the cross-sectional fraction of the metallic bismuth inclusion is
0.03% -0.3%, and the above two inclusions are
Its length is 5-20 μm and its width is 1-10 μm.
And a Bi-S-based free-cutting steel having excellent hot ductility.

【0012】また、本発明は、重量%で、C:0.05In the present invention, C: 0.05% by weight.
−0.15%,Mn:0.5−2.0%,S:0.15-0.15%, Mn: 0.5-2.0%, S: 0.15
−0.4%,P:0.01−0.1%,O:0.003-0.4%, P: 0.01-0.1%, O: 0.003
−0.02%,Bi:0.02−0.3%,Si:0.-0.02%, Bi: 0.02-0.3%, Si: 0.
01%以下,Al:0.0009%以下,N:0.0001% or less, Al: 0.0009% or less, N: 0.00
7%以下,B:0.0050−0.015%と、残部が7% or less, B: 0.0050-0.015%, with the balance being
鉄(Fe)及び不可避の不純物で成り、MnS又はビスMade of iron (Fe) and unavoidable impurities, MnS or bis
マスを吸着したMnS介在物と金属性ビスマス介在物をMass adsorbed MnS inclusions and metallic bismuth inclusions
含有することを特徴とする高温延性に優れたBi−S系Bi-S system excellent in high-temperature ductility characterized by containing
快削鋼とする。Free-cutting steel.

【0013】さらに、本発明は、前記のMnS及びビスFurther, the present invention provides the above-mentioned MnS and bis
マスを吸着したMnS介在物の断面分率が、0.5%−The cross-sectional fraction of the MnS inclusion adsorbing the mass is 0.5%-
2.0%であり、かつ、金属性ビスマス介在物の断面分2.0% and the cross-sectional area of metallic bismuth inclusions
率が0.03%−0.3%であり、上記二つの介在物がRate is 0.03% -0.3%, and the above two inclusions
各々その長さが5−20μmで、幅が1−10μmとすEach has a length of 5-20 μm and a width of 1-10 μm.
ることを特徴とする高温延性に優れたBi−S系快削鋼Bi-S based free-cutting steel with excellent hot ductility
とする。And

【0014】また、本発明は、重量%で、C:0.05Further, the present invention relates to a method for preparing C: 0.05% by weight.
−0.15%,Mn:0.5−2.0%,S:0.15-0.15%, Mn: 0.5-2.0%, S: 0.15
−0.4%,P:0.01−0.1%,O:0.003-0.4%, P: 0.01-0.1%, O: 0.003
−0.02%,Bi:0.02−0.3%,Si:0.-0.02%, Bi: 0.02-0.3%, Si: 0.
01%以下,Al:0.0009%以下,N:0.0001% or less, Al: 0.0009% or less, N: 0.00
7%以下,B:0.005−0.015%と、残部が鉄7% or less, B: 0.005 to 0.015%, with the balance being iron
(Fe)及び不可避の不純物で成るブルーム(bloom)Bloom consisting of (Fe) and unavoidable impurities
を再加熱し、800−1200℃の温度で鋼片圧延し、Is reheated and billet-rolled at a temperature of 800-1200 ° C.,
得られた鋼片(billet)を再加熱し、800−1200The resulting billet was reheated to 800-1200
℃の温度で線材圧延をすることを特徴とする高温延性にHigh temperature ductility characterized by rolling wire at a temperature of ℃
優れたBi−S系快削鋼の製造方法とする。An excellent method for producing Bi-S free-cutting steel.

【0015】さらに、本発明は、上記における鋼片圧延Further, the present invention relates to the above-described billet rolling.
と線材圧延を800〜1000℃の温度で行うことによAnd wire rolling at a temperature of 800 to 1000 ° C.
り、表面欠陥の発生を防止したことを特徴とするる高温High temperature characterized by preventing the occurrence of surface defects
延性に優れたBi−S系快削鋼の製造方法とする。A method for producing a Bi-S-based free-cutting steel having excellent ductility.

【0016】さらに、本発明は、上記における鋼片圧延Further, the present invention relates to the above-described billet rolling.
と線材圧延を1000〜1100℃の温度範囲で行なAnd wire rolling in a temperature range of 1000 to 1100 ° C.
い、破断面減少率を90%以上とすることを特徴とするAnd characterized in that the fracture surface reduction rate is 90% or more.
高温延性に優れたBi−S系快削鋼の製造方法とする。A method for producing a Bi-S-based free-cutting steel having excellent high-temperature ductility.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。Bi−S快削鋼は、950℃以上で熱間圧
延できるが、60%以上の高温延性を確保して表面欠陥
を防止するためには1000℃以上の高温で熱間圧延を
行なうのが一般的である。すなわち、圧延温度が100
0℃以下に低下すると高温延性が60%以下に落ちるの
で、熱間圧延時に表面欠陥が発生する虞がある。したが
って、本発明は1000℃以下の比較的低い温度下でも
優れた高温延性を確保して表面欠陥を防止できる快削鋼
を提供することにその特徴がある。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. Bi-S free-cutting steel can be hot-rolled at 950 ° C. or higher, but hot rolling at a high temperature of 1000 ° C. or higher is generally performed in order to secure high-temperature ductility of 60% or more and prevent surface defects. It is a target. That is, when the rolling temperature is 100
When the temperature is reduced to 0 ° C. or less, the high-temperature ductility is reduced to 60% or less, so that a surface defect may be generated during hot rolling. Therefore, the present invention is characterized by providing a free-cutting steel capable of ensuring excellent high-temperature ductility even at a relatively low temperature of 1000 ° C. or less and preventing surface defects.

【0018】 先ず、このような高温延性は、結晶粒の微
細化により逹成できる。すなわち、結晶粒微細化による
結晶粒界面積の増加は、相対的にビスマスが偏析してで
きた結晶粒界面積の分率を減少させて、ビスマスによる
結晶粒界脆化を抑制することができるだけでなく、結晶
粒自体の微細化だけでも、結晶粒界の三重点で発生する
空孔(void)の大きさが小さくなって、再結晶を容易に
するので、延性を向上させることができる。このよう
に、高温延性を向上させる結晶粒微細化によって、再加
熱時に結晶粒の成長を抑制することを可能とする。
[0018] First, such a high temperature ductility can逹成by grain refinement. In other words, the increase in the grain boundary area due to the refinement of the crystal grains can reduce the fraction of the grain boundary area formed by the segregation of bismuth relatively, and can suppress the grain boundary embrittlement due to bismuth. Instead, the size of the voids generated at the triple point of the crystal grain boundary is reduced and the recrystallization is facilitated only by miniaturization of the crystal grain itself, so that the ductility can be improved. As described above, the crystal grain refinement for improving the high-temperature ductility makes it possible to suppress the growth of crystal grains during reheating.

【0019】 したがって、本発明晶粒の成長を抑
制し、結晶粒界の移動を妨害してオーステナイト結晶粒
度を60um以下に維持するように制御して熱間圧延時に
高温延性が優れた快削鋼を提供する。 また、本発明は
再加熱温度が高くても高温で再固溶しないので、微細に
存在するTiNなどの析出物を利用して結晶粒界の移動
を妨害してオーステナイト結晶粒度を60μm以下に制
御し、熱間圧延時の高温延性の優れたTiとN添加の快
削鋼を提供する。次に、このような高温延性はボロン
(B)を添加して逹成できる。すなわち、本発明はオー
ステナイト結晶粒界でS及びBiより拡散速度が早いボ
ロン(B)を優先的に偏析させて、FeS,溶融Bi等
により招来する高温延性の減少を向上させることができ
るB及びN添加快削鋼を提供する。
[0019] Accordingly, the present invention is to suppress the growth of crystal grain, high-temperature ductility to the control to the time of hot rolling so as to interfere with the movement of grain boundaries to maintain the austenite grain size below 60um is excellent Provides free-cutting steel. Further, since the present invention does not form a solid solution again at a high temperature even if the reheating temperature is high, the movement of the grain boundaries is hindered by utilizing fine precipitates such as TiN to control the austenite grain size to 60 μm or less. The present invention also provides a free-cutting steel having excellent hot ductility at the time of hot rolling and containing Ti and N. Next, such high-temperature ductility can be achieved by adding boron (B). That is, the present invention preferentially segregates boron (B), which has a higher diffusion rate than S and Bi at the austenite grain boundaries, to improve the reduction in high-temperature ductility caused by FeS, molten Bi, and the like. Provide N-added free-cutting steel.

【0020】 次に、本発明で快削鋼材等の成分組成の限
定理由を説明する。上記Cは、加工品の表面あらさ及び
機械的性質を確保するために、0.05%以上添加する
べきであるが、0.15%を超過すると、パーライト組
織が増加して被削性が落ちるので、0.05−0.15
%の範囲に添加することが望ましい。
[0020] Next, the reasons for limiting the component composition such as free-cutting steel in this invention. C should be added in an amount of 0.05% or more to ensure the surface roughness and mechanical properties of the processed product. However, if it exceeds 0.15%, the pearlite structure increases and the machinability decreases. So 0.05-0.15
% Is desirably added.

【0021】 上記Mnは、必要なMnS介在物の量を確
保し、熱間圧延時、結晶粒界にFeSの生成による熱間
脆化を抑制するために0.5%以上添加するべきだが、
2.0%以上を越える場合には、鋼の硬度が増加して被
削性の減少を招来するので、0.5−2.0%の範囲で
添加することが望ましい。上記Pは、被削体の表面あら
さを向上させるために、0.01%以上添加するべきで
あるが、0.1%を越える場合には、機械的性質と冷間
加工性を確保するのが難しいので、0.01−0.1%
の範囲で添加することが望ましい。
The above-mentioned Mn should be added in an amount of 0.5% or more in order to secure a necessary amount of MnS inclusions and to suppress hot embrittlement due to generation of FeS at grain boundaries during hot rolling.
If it exceeds 2.0% or more, the hardness of the steel increases, leading to a decrease in machinability. Therefore, it is desirable to add it in the range of 0.5-2.0%. P should be added in an amount of 0.01% or more in order to improve the surface roughness of the workpiece, but if it exceeds 0.1%, mechanical properties and cold workability are ensured. Is difficult, so 0.01-0.1%
It is desirable to add in the range of.

【0022】 上記Sは、BUE(Built Up Edge )の成
長抑制による被削体の表面あらさを改善するためのMn
S介在物の形成のために0.15%以上添加するべきだ
が、0.4%以上添加する場合、熱間加工性と冷間加工
性を確保するのは難しいので、0.15−0.4%の範
囲で添加することが望ましい。上記Oは、熱間圧延時、
MnS系介在物の延伸によって被削性が落ちることを防
止するために0.003%以上添加するべきだが、0.
02%を越える場合は、切削加工時、MnS介在物の塑
性変形能の確保が難しいので、0.003−0.02%
の範囲で添加することが望ましい。
The above S is Mn for improving the surface roughness of the workpiece by suppressing the growth of BUE (Built Up Edge).
Although 0.15% or more should be added to form S inclusions, if 0.4% or more is added, it is difficult to secure hot workability and cold workability. It is desirable to add in the range of 4%. The above O is at the time of hot rolling,
0.003% or more should be added in order to prevent the machinability from being lowered by the stretching of the MnS-based inclusions.
If it exceeds 02%, it is difficult to secure the plastic deformability of MnS inclusions during cutting, so that 0.003-0.02%
It is desirable to add in the range of.

【0023】 上記Biは、鋼中にビスマス単独またはM
nSに吸着されて存在するので、切削加工時、応力集中
の中心で作用してチップの曲率半径を減少させ、チップ
の処理性を改善させる。さらにビスマスは切削工具の表
面にMnS介在物の面積を増加させて被削体の表面あら
さ(surpace roughness)を改善する効果を表す。のみ
ならず、ビスマスは、切削加工熱で熔融されるので、チ
ップと切削工具との間の摩擦力を減少させ、また、切削
工具の磨耗を抑制する。したがって、0.02%より小
さければ被削効果が落ちる。しかし、0.3%以上であ
れは熱間加工性が非常に悪くなる。
The above Bi is composed of bismuth alone or M in steel.
Since it is present by being adsorbed by nS, it acts at the center of stress concentration during cutting, thereby reducing the radius of curvature of the chip and improving the processability of the chip. In addition, bismuth has the effect of increasing the area of MnS inclusions on the surface of the cutting tool and improving the surface roughness of the workpiece. In addition, since bismuth is melted by cutting heat, the frictional force between the chip and the cutting tool is reduced, and the wear of the cutting tool is suppressed. Therefore, if it is smaller than 0.02%, the cutting effect is reduced. However, when the content is 0.3% or more, the hot workability becomes very poor.

【0024】 Siは、MnS介在物と複合介在物を形成
するSiOを生成させる。このような複合介在物の塑
性変形能は非常に悪いために、工具の端にMnS系介在
物層の形成を妨害してBUEを容易に生成して加工品の
表面あらさに悪影響を及ぼす。したがって、シリコンの
含量は可能な限り低くして、0.001%を越えないよ
うにする。Alは、Alを形成してMnS介在物
と複合介在物を形成しやすい。このような複合介在物
は、MnSのSiO複合介在物と同じに塑性変形能が
非常に悪いために工具の端にMnS系介在物層の形成を
妨害してBUEの形成が容易なので、加工品の表面あら
さに悪影響を及ぼす。また、Alは非常に硬する
ために切削工具の磨耗を促進させる。したがって、アル
ミニウムの含量は0.0009%を越えないことが望ま
しい。
[0024] Si is to produce a SiO 2 to form the MnS inclusions compound inclusions. Since the plastic deformability of such a composite inclusion is very poor, the formation of a MnS-based inclusion layer at the end of the tool is hindered and BUE is easily generated, thereby adversely affecting the surface roughness of the workpiece. Therefore, the silicon content should be as low as possible, not exceeding 0.001%. Al easily forms Al 2 O 3 to form a composite inclusion with the MnS inclusion. Since such a composite inclusion has very poor plastic deformation ability like the SiO 2 composite inclusion of MnS, it interferes with the formation of the MnS-based inclusion layer at the end of the tool and the BUE is easily formed. This has an adverse effect on the surface roughness of the product. In addition, Al 2 O 3 is very hard, so that the wear of the cutting tool is promoted. Therefore, it is desirable that the content of aluminum does not exceed 0.0009%.

【0025】 上記チタニウム(Ti)は、鋼中で固溶さ
れ窒素及び炭素などと結合して、TiN,Ti(CN)
及びTiC等を析出する。この場合、TiN,Ti(C
N),TiCの順で高い温度で析出する。換言すると、
TiNが最も高い温度で再固溶する。TiNの正確な再
固溶温度はTiとNの溶解性によって決定されるが、通
常1200℃以上の温度でも残留することが知られてい
る。したがって、再加熱時、オーステナイト結晶粒の成
長を抑制するためには、より高温でも安定なTiNを利
用することが有利である。チタニウムを0.02%以下
に添加すると、TiNの再固溶温度が低いために、結晶
粒の成長抑制に效果的であるが、0.1%以上添加した
場合には、TiNによる結晶粒成長抑制には效果的であ
るとしても、TiNにより結晶粒が硬化して結晶粒界が
相対的に弱くなり、高温延性を劣化させる。
[0025] The titanium (Ti) combines such as nitrogen and carbon are dissolved in the steel, TiN, Ti (CN)
And TiC and the like are deposited. In this case, TiN, Ti (C
N) and TiC are deposited at a higher temperature in this order. In other words,
TiN re-dissolves at the highest temperature. Although the exact re-solid solution temperature of TiN is determined by the solubility of Ti and N, it is known that it usually remains at a temperature of 1200 ° C. or higher. Therefore, at the time of reheating, in order to suppress the growth of austenite crystal grains, it is advantageous to use TiN which is stable even at a higher temperature. When titanium is added to 0.02% or less, the re-solidification temperature of TiN is low, which is effective in suppressing the growth of crystal grains. However, when 0.1% or more is added, crystal growth by TiN is effected. Even if effective for suppression, TiN hardens crystal grains and relatively weakens grain boundaries, deteriorating high-temperature ductility.

【0026】 Bを鋼中に添加する目的は、通常、オース
テナイト結晶粒界に偏析されてフェーライト生成速度を
遅延させ、強度を向上させるためである。したがって、
MnSが快削鋼程度存在しない一般鋼では、結晶粒界に
偏析することができる程度のBを0.0020−0.0
03%程度添加すると強度を向上させることができるよ
うになる。しかし、MnSが1.6−1.8重量%程度
の断面分率を持つBi−S系快削鋼では、Bは、オース
テナイト結晶粒界外にMnSとマトリクス組織の界面に
も偏析される。したがって、Bi−S系快削鋼には、通
常、鋼より多くの量のボロンを添加しなければならな
い。すなわち、0.005%以下で添加すれば結晶粒界
に偏析されるボロンの量があまり小さいために、Bi,
Sなどがオーステナイト結晶粒界に偏析されることを效
果的で抑制できず、また、0.015%以上にあまりた
くさん添加すれば、オーステナイト結晶粒界にボロンの
析出物が形成されるので、Bi,Sなどが偏析されなく
てもオーステナイト結晶粒界が脆弱になるので高温延性
は低下する。
The purpose of adding B to steel is usually to segregate at austenite crystal grain boundaries to delay the ferrite generation rate and improve the strength. Therefore,
In general steel in which MnS does not exist as much as free-cutting steel, B in an amount capable of segregating at crystal grain boundaries is 0.0020-0.0%.
When about 0.3% is added, the strength can be improved. However, in a Bi-S-based free-cutting steel having MnS having a cross-sectional fraction of about 1.6 to 1.8% by weight, B is also segregated outside the austenite grain boundaries and at the interface between MnS and the matrix structure. Therefore, the Bi-S-based free-cutting steel usually needs to add a larger amount of boron than the steel. That is, if added at 0.005% or less, the amount of boron segregated at the crystal grain boundaries is too small.
The segregation of S and the like at the austenite crystal grain boundaries cannot be effectively and suppressed, and if too much is added in an amount of 0.015% or more, boron precipitates are formed at the austenite crystal grain boundaries. Even if S, S, etc. are not segregated, the austenite grain boundaries become brittle, so that the high-temperature ductility decreases.

【0027】 上記窒素(N)は、チタニウムを添加した
鋼中では、TiNやTi(CN)の形で析出し、高温で
は結晶粒を微細化させ、常温では析出硬化する。したが
って、結晶粒を微細化させるためにTiNを利用するた
めには、適当量の窒素濃度を必要とし、あまりにたくさ
ん添加すれば、電位との相互作用により時效硬化され、
常温脆化が誘発され得る。したがって、0.003〜
0.01%の範囲で限定する必要がある。一方、上記ボ
ロンを添加した鋼中で添加できたNは、BN等で析出さ
れるので、結晶粒界に偏析される有效ボロンの量を減少
させる。したがって、0.007%以下に限定する必要
がある。
[0027] The nitrogen (N), in the steel with the addition of titanium, deposited in the form of TiN and Ti (CN), at elevated temperatures to refining crystal grains and precipitation hardening at room temperature. Therefore, in order to use TiN to refine the crystal grains, an appropriate amount of nitrogen concentration is required. If too much is added, age hardening occurs due to interaction with potential,
Cold embrittlement can be induced. Therefore, from 0.003
It is necessary to limit the range to 0.01%. On the other hand, N added in the boron-added steel is precipitated by BN or the like, so that the amount of effective boron segregated at the grain boundaries is reduced. Therefore, it must be limited to 0.007% or less.

【0028】 上記と共に組成される鋼には、MnS及び
Biを吸着したMnS介在物、及び金属性Biが形成さ
れるが、この時、介在物の断面分率は、先ず、MnS及
びBiを吸着したMnS介在物の断面分率が0.5−
2.0%であることが望ましい。その理由は、上記介在
物の断面分率が0.5%以下ならば、切削性が低下し、
また、高温脆化が支鉄とMnSの界面脆化から結晶粒界
脆化に移行して、2.0%以上ならば、熱間加工性が低
下するためである。
[0028] the steel is a composition together with the above, the MnS inclusions with adsorbed MnS and Bi, and the metal of Bi is formed, cross-sectional fraction of this time, inclusions, firstly adsorb MnS and Bi The cross-sectional fraction of the MnS inclusions
Desirably, it is 2.0%. The reason is that if the cross-sectional fraction of the inclusions is 0.5% or less, the machinability decreases,
Also, high temperature embrittlement shifts from interfacial embrittlement between supporting iron and MnS to grain boundary embrittlement, and if it is 2.0% or more, hot workability is reduced.

【0029】 そして、金属性Bi介在物の断面分率が
0.03−0.3%であることが望ましいが、その理由
は、断面分率が0.03%以下ならば、切削性が低下
し、0.3%以上にならば熱間加工性が低下するためで
ある。上記二つの介在物は、各々その長さが5−20μ
mで、幅が1−10μmであることが望ましい。その理由
は、介在物があまり微細であると、応力集中の中心とし
ての役割が減少して切削效果がなくなり、また、あまり
粗大であると、被削性及び熱間加工性が低下するためで
ある。そして、この介在物等の形状比(長さ/幅)があ
まり小さければ、被削性が低下し、形状比があまり大き
ければ、高温変形時、熱間圧延の方向で素材が裂ける可
能性が高まることから、形状比の適切な値は、1−2が
望ましい。
[0029] Then, it is desirable sectional fraction of metallic Bi inclusions is 0.03-0.3%, because, if cross-sectional fraction of 0.03% or less, decrease cutting ability However, if it is 0.3% or more, the hot workability decreases. Each of the two inclusions has a length of 5-20 μm.
m and a width of 1-10 μm. The reason is that if the inclusions are too fine, the role as the center of stress concentration is reduced and the cutting effect is lost, and if the inclusions are too coarse, machinability and hot workability are reduced. is there. If the shape ratio (length / width) of the inclusions or the like is too small, the machinability decreases, and if the shape ratio is too large, the material may tear in the direction of hot rolling during high-temperature deformation. Because of the increase, it is desirable that the appropriate value of the shape ratio is 1-2.

【0030】 次に、本発明の快削鋼等の製造方法を説明
する。まず、再加熱温度の調節による本発明の快削鋼の
製造方法を説明する。上記のようにTi,B及びNが添
加されない組成の快削鋼ブルーム(bloom)を利用して
圧延のために再加熱温度を850−1000℃の範囲
する。これは、上記再加熱温度が850℃にできない場
合は、圧延温度があまり低くて、延性が低下し、100
0℃を超過すると結晶粒が成長してしまうためである。
このような再加熱温度の調節によりオーステナイト結晶
粒度が60μmを超えなくなる。これに伴い、60%以
上の優れた高温延性の確保を可能にするので、後続する
鋼片圧延及び線材圧延時、表面欠陥の発生を防止でき
る。一方、上記再加熱温度での維持時間は1分以上とす
ることが望ましい。
[0030] Next, a method for manufacturing such a free-cutting steel present invention. First, a method for producing the free-cutting steel of the present invention by adjusting the reheating temperature will be described. As described above, the reheating temperature is in the range of 850-1000 ° C. for rolling by using a free-cutting steel bloom having a composition to which Ti, B and N are not added.
I do. This is because if the reheating temperature cannot be set to 850 ° C., the rolling temperature is too low, the ductility decreases, and
If the temperature exceeds 0 ° C., crystal grains grow.
By controlling the reheating temperature, the austenite grain size does not exceed 60 μm. Along with this, it is possible to secure an excellent high-temperature ductility of 60% or more, so that it is possible to prevent the occurrence of surface defects during the subsequent billet rolling and wire rod rolling. On the other hand, the maintenance time at the reheating temperature is desirably 1 minute or more.

【0031】 次に、Ti及びNを添加した本発明の快削
鋼の製造方法を説明する。上記のようにチタニウム0.
0−0.1%,窒素0.003−0.01%を含有した
快削鋼ブルーム(bloom)を利用して通常の温度で再加
熱する。この時1000℃以上の高温の再加熱温度でも
不溶性のTiNなどと同じ析出物の作用でオーステナイ
ト結晶粒度を60um以下で調整が可能であるので、高温
延性が60%以上確保できる。これに伴い、後続する鋼
片圧延及び線材圧延温度の範囲が850−1200℃
で、1000℃以下に拡張できる。この時、圧延温度の
範囲を850−200℃としたことは、圧延温度が85
0℃未満の場合、熱間圧延時に、表面欠陥が発生する虞
があり、また、1200℃以上の場合には、結晶粒界が
部分的に熔融されるために、結晶粒界の脆化による表面
欠陥が発生するためである。
[0031] Next, a method for manufacturing a free-cutting steel of the present invention that the addition of Ti and N. As described above, titanium 0.
Reheat at normal temperature using a free cutting steel bloom containing 0-0.1%, nitrogen 0.003-0.01%. At this time, even at a high reheating temperature of 1000 ° C. or higher, the austenite crystal grain size can be adjusted to 60 μm or less by the action of the same precipitate as insoluble TiN, so that high-temperature ductility can be secured to 60% or more. Along with this, the subsequent billet rolling and wire rod rolling temperature range is 850-1200 ° C.
Can be extended to 1000 ° C. or less. At this time, the fact that the range of the rolling temperature was 850-200 ° C. means that the rolling temperature was 85 ° C.
If the temperature is lower than 0 ° C., surface defects may be generated during hot rolling. If the temperature is higher than 1200 ° C., the crystal grain boundary is partially melted, so that the crystal grain boundary is embrittled. This is because surface defects occur.

【0032】 次に、B及びNを添加した本発明の快削鋼
の製造方法を説明する。上記と共にボロンを0.005
〜0.015%,窒素を0.007%以下に含有した快
削鋼ブルーム(bloom)を通常の再加熱方法で再加熱し
た後、800−1200℃の温度で鋼片圧延を行なう。
そしてこの時、得られた鋼片(billet)を再加熱した
後、800−1200℃の温度で線材圧延すると、高温
延性が優れ、表面欠陥がない快削鋼線材が得られる。こ
こで、鋼片圧延と線材圧延の温度は、何れも800−1
200℃とする。その理由は、圧延温度が800℃未満
の場合には、熱間圧延時、表面欠陥が発生する虞があ
り、圧延負荷が大きく、大容量の圧延機を必要とするの
で、実用性がなく、1200℃以上の場合には、結晶粒
界が部分的に熔融されるために結晶粒界の脆化による表
面欠陥が発生するためである。すなわち、本発明によっ
て熱間圧延温度の範囲が1000℃以下に拡張される。
[0032] Next, a method for manufacturing a free-cutting steel of the present invention that the addition of B and N. 0.005 boron together with the above
After reheating a free-cutting steel bloom containing 0.0015% or less and 0.007% or less of nitrogen by a normal reheating method, billet rolling is performed at a temperature of 800 to 1200 ° C.
At this time, after the obtained billet is reheated, if the wire is rolled at a temperature of 800 to 1200 ° C., a free-cutting steel wire having excellent high-temperature ductility and no surface defects can be obtained. Here, both the billet rolling and wire rod rolling temperatures were 800-1
200 ° C. The reason is that if the rolling temperature is lower than 800 ° C., there is a possibility that surface defects may occur during hot rolling, the rolling load is large, and a large-capacity rolling mill is required. If the temperature is higher than 1200 ° C., the crystal grain boundaries are partially melted, and surface defects due to embrittlement of the crystal grain boundaries occur. That is, according to the present invention, the range of the hot rolling temperature is extended to 1000 ° C. or less.

【0033】 以下、本発明の実施例を通して具体的に説
明する。 [実施例 1]下記表1と同じ成分を持つ試験片を準備
した。この時、MnSとビスマスを吸着したMnS介在
物の断面分率が1.5−2.0%,ビスマス介在物だけ
の断面分率が0.15−0.2%含有している。また、
この介在物の長さは、5−15um、幅は5−15umであ
り、幅に対する長さの比率は1−2程度である。ビスマ
ス介在物の断面分率は走査型電子顕微鏡(SEM)の映
像(200倍率)で計算したものである。
[0033] will be specifically described below through embodiments of the present invention. [Example 1] A test piece having the same components as in Table 1 below was prepared. At this time, the cross-sectional fraction of MnS inclusions adsorbing MnS and bismuth contains 1.5-2.0%, and the cross-sectional fraction of only bismuth inclusions is 0.15-0.2%. Also,
The length of this inclusion is 5-15 um and the width is 5-15 um, and the ratio of the length to the width is about 1-2. The cross-sectional fraction of the bismuth inclusions was calculated from a scanning electron microscope (SEM) image (200 magnification).

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】上記表1に表した鋼の種類Aを利用した試
験片を下記表2と同じ再加熱條件で加熱して、引張試験
を行った。各温度別の破断面減少率を求め、その結果を
高温延性で、下記表2に表し、また、オーステナイト結
晶粒度を測定して、その結果も下記表2に表した。
[0035] by heating the specimen using the type A of the steel shown in Table 1 in the same reheating jaw matter and Table 2 below, was subjected to a tensile test. The fracture surface reduction rate at each temperature was determined, and the results were shown in Table 2 below in terms of high-temperature ductility. The austenite grain size was measured, and the results were also shown in Table 2 below.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】上記表2で分かるように、オーステナイト
結晶粒度が121umになれば、900℃以下の温度で破
断面減少率は60%以下であるから、900℃で熱間圧
延すると表面欠陥が発生するようになる。しかし、再加
熱温度を制御してオーステナイト結晶粒度を60um以下
となるように微細化すれば、破断面減少率は60%以上
に増加し、900℃で熱間圧延しても、表面欠陥は発生
しない。すなわち、本発明によって、オーステナイト粒
度を制御することにより、900℃近辺の比較的低温で
も表面欠陥の発生を防止しながら熱間圧延をすることが
可能になる。
As can be seen from Table 2, when the austenite grain size is 121 μm, the fracture area reduction rate is 60% or less at a temperature of 900 ° C. or less. Therefore, surface defects occur when hot rolling is performed at 900 ° C. Become like However, if the austenite grain size is reduced to 60 μm or less by controlling the reheating temperature, the fracture surface reduction rate increases to 60% or more, and surface defects occur even when hot-rolled at 900 ° C. do not do. That is, by controlling the austenite grain size according to the present invention, it becomes possible to perform hot rolling while preventing the occurrence of surface defects even at a relatively low temperature around 900 ° C.

【0038】 上記本発明の実施例で、破断面減少率を高
温延性の定量的評価の基準で使用したが、その理由を説
明すると次の通りである。熱間脆化を予測するために高
温引張試験片の破断面減少率を測定した時、破断面減少
率が60%以上の破断材を観察すると、ビスマスを吸着
したMnS介在物と支鉄の界面で空孔が生成されて、こ
の空孔が塑性変形率を伴い、成長した隣接する他の空孔
と合体して破断される延性破壊が起きる。反面、破断面
減少率が60%以下の破断材は、Biを吸着したMnS
介在物と支鉄の界面とオーステナイト結晶粒界で空孔が
生成されるが、この空孔は、塑性変形を隨伴する成長で
なく、やがて亀裂に発展して隣接する他の亀裂と合体
し、破断する脆性破壊が起きる。また、断面減少率が6
0%以下の破断材で破断面減少率が減少するほど結晶粒
界破面率が増加する。したがって、引張試験片の破断面
減少率60%が現れる温度を熱間圧延時に、表面欠陥が
発生する熱間脆化の基準に定めることができる。また、
破断面減少率は、高温延性の定量的評価の基準で活用で
きる。
In the above embodiment of the present invention, the fracture surface reduction rate was used as a standard for quantitative evaluation of high-temperature ductility. The reason is as follows. When the fracture surface reduction rate of a high-temperature tensile test specimen was measured to predict hot embrittlement, when a fractured material having a fracture surface reduction rate of 60% or more was observed, the interface between the MnS inclusions adsorbing bismuth and the iron support was observed. Then, a void is generated, and this void is accompanied by a plastic deformation rate, and a ductile fracture occurs in which the void is united with another grown adjacent void and fractured. On the other hand, a fractured material having a fracture surface reduction rate of 60% or less is made of Bi-adsorbed MnS.
Voids are formed at the interface between the inclusion and the iron support and at the austenite grain boundaries.The pores do not grow with plastic deformation but eventually develop into cracks and merge with other adjacent cracks. And brittle fracture occurs. In addition, the area reduction rate is 6
The grain boundary fracture rate increases as the fracture surface reduction rate decreases with a fractured material of 0% or less. Therefore, the temperature at which the fracture surface reduction rate of the tensile test specimen appears at 60% can be determined as the standard of hot embrittlement in which surface defects occur during hot rolling. Also,
The fracture surface reduction rate can be used as a standard for quantitative evaluation of hot ductility.

【0039】 [実施例2〕下記表3と同じ成分を持つ試
験片を準備した。この時、MnSとビスマスを吸着した
MnS介在物の断面分率が1.5−2.0%、ビスマス
介在物だけの断面分率が0.15−0.2%含有されて
いる。また、この介在物の長さは、5−15um、幅は5
−15umであり、幅に対する長さの比率は1−2程度で
あった。ビスマス介在物の断面分率は走査型電子顯微鏡
(SEM)の映像(200倍率)で計算したものであ
る。
[0039] were prepared specimens having the same ingredients as Example 2] Table 3 below. At this time, the MnS inclusion containing MnS and bismuth contained 1.5 to 2.0% of the cross-sectional fraction, and the cross-sectional fraction of only the bismuth inclusion was 0.15 to 0.2%. The length of this inclusion is 5 to 15 μm and the width is 5
−15 μm, and the ratio of the length to the width was about 1-2. The sectional fraction of the bismuth inclusions was calculated from an image (200 magnification) of a scanning electron microscope (SEM).

【0040】 下記表3に表した鋼の種類を利用した試験
片を下記表4と同じ再加熱條件で加熱して、引張試験を
行った。オーステナイト結晶粒度と各々のオーステナイ
ト結晶粒度を持つ素材を引張試験した時の破断面減少率
を求め、その結果を下記表3に表した。下記表4で分か
るように、再加熱温度が1250℃と高くても、チタニ
ウムと窒素を調整した鋼の種類(鋼の種類T1,T2,
T4)では、TiNが再加熱時にオーステナイト結晶粒
度の成長を抑制させるので、オーステナイト結晶粒度は
60um以下で、この鋼の種類の850〜1000℃の破
断面減少率は60%以上として、熱間圧延時に表面欠陥
が発生する虞がない。しかし、チタニウムを添加した鋼
の種類でも、窒素濃度が低い鋼の種類(鋼の種類T3)
は、オーステナイト結晶粒度の成長を抑制するTiNが
析出されないので、オーステナイト結晶粒度は85umで
850〜1000℃の破断面減少率を60%以下とし
て、この温度で熱間圧延を行なうと、表面欠陥が発生す
る。
[0040] The test piece using a type of steel shown in Table 3 below and heating at the same reheating jaw matter and Table 4 below, was subjected to a tensile test. The austenitic grain size and the material having each austenite grain size were subjected to a tensile test to determine the fracture surface reduction rate, and the results are shown in Table 3 below. As can be seen from Table 4 below, even when the reheating temperature is as high as 1250 ° C., the type of steel (titanium type T1, T2,
In T4), since the TiN suppresses the growth of the austenite grain size at the time of reheating, the austenite grain size is 60 μm or less, and the fracture surface reduction rate at 850 to 1000 ° C. of this steel type is 60% or more, and hot rolling is performed. There is no fear that a surface defect sometimes occurs. However, even with the type of steel to which titanium is added, the type of steel having a low nitrogen concentration (type of steel T3)
Since TiN, which suppresses the growth of austenite grain size, is not precipitated, when the austenite grain size is 85 μm and the fracture surface reduction rate at 850 to 1000 ° C. is 60% or less and hot rolling is performed at this temperature, surface defects are reduced. appear.

【0041】 また、窒素濃度を調整しても、チタニウム
を過度に添加した鋼の種類(鋼の種類T5)は、TiN
の析出物がオーステナイト結晶粒度が54um程度に微細
化されても、過度なTiNの析出によって結晶粒界に対
する結晶粒の強度があまり大きいために、850〜10
00℃の破断面減少率は60%以下であるから、熱間圧
延時、表面欠陥が発生する。また、Ti及びNが添加さ
れない鋼の種類(T0)の場合も、850〜950℃温
度で破断面減少率は60%以下であるから、熱間圧延
時、表面欠陥が発生する。したがってチタニウムと窒素
を所定量添加した鋼の種類(T1,T2及びT4)だけ
1000℃以上の温度範囲だけでなく、850〜100
0℃の比較的低温でも優れた高温延性を持つことを分か
る。
Even if the nitrogen concentration is adjusted, the type of steel to which titanium is excessively added (type of steel T5) is TiN.
Even if the austenite crystal grain size is reduced to about 54 μm, the strength of the crystal grains at the grain boundaries due to excessive precipitation of TiN is so large that 850-10
Since the fracture surface reduction rate at 00 ° C. is 60% or less, surface defects occur during hot rolling. Also, in the case of steel type (T0) to which Ti and N are not added, since the fracture surface reduction rate is 60% or less at a temperature of 850 to 950 ° C, surface defects occur during hot rolling. Therefore, not only the type of steel (T1, T2 and T4) to which a predetermined amount of titanium and nitrogen are added but also the temperature range of 1000 ° C. or more,
It can be seen that it has excellent high-temperature ductility even at a relatively low temperature of 0 ° C.

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】[0043]

【表4】 [Table 4]

【0044】[実施例3]下記表5と共に組成した素材を
高温で引張試験を行い、破断面減少率を測定した後で、
その結果を下記表6に表した。下記表5及び6に表れた
ように、本発明によって組成した鋼の種類である発明鋼
(1−3)の場合、ボロンが結晶粒界にまず偏析され
て、Bi,S等の偏析を抑制するために、800−10
00℃で破断面減少率が70%以上として、高温延性が
優れていることが分かる。したがって、表面欠陥が発生
する虞がない。反面、ボロンを添加しない比較鋼(1)
の場合、800〜950℃温度で破断面減少率が60%
以下で熱間脆化が発生し、高温延性が脆化になって、ボ
ロンを添加した鋼の種類でもボロンの濃度が低い比較鋼
(2−3)の場合、オーステナイト結晶粒界に偏析され
たボロンの量が少ないために、800−900℃で破断
面減少率が60%以下で熱間脆化を抑制するような高温
延性を確保できなかった。
[0044] After the material that constituted with Example 3 Table 5 subjected to tensile tests at elevated temperatures, to measure the fracture surface reduction rate,
The results are shown in Table 6 below. As shown in the following Tables 5 and 6, in the case of the invention steel (1-3), which is a type of steel composed according to the present invention, boron is first segregated at the crystal grain boundaries to suppress segregation of Bi, S and the like. 800-10
When the fracture surface reduction rate at 00 ° C. is 70% or more, it is understood that the high-temperature ductility is excellent. Therefore, there is no possibility that a surface defect occurs. On the other hand, comparative steel without boron addition (1)
In the case of, the fracture surface reduction rate is 60% at 800 to 950 ° C.
In the following, hot embrittlement occurred, high-temperature ductility became embrittled, and even in the case of a steel to which boron was added, in the case of the comparative steel (2-3) having a low boron concentration, the steel was segregated at austenite grain boundaries. Due to the small amount of boron, a high-temperature ductility that suppresses hot embrittlement at 800-900 ° C. and a reduction rate of fracture surface of 60% or less could not be secured.

【0045】 また、ボロンの濃度が高い比較鋼(4)の
場合、結晶粒界にボロンが多く析出された900℃以上
の高温でも破断面減少率が60%以下で高温延性を悪化
させる。したがって、ボロンを所定量添加する本発明鋼
は、ボロンを添加しない比較鋼に比べて、800〜10
00℃の温度範囲で優秀な高温延性を持ち、熱間圧延時
表面欠陥が発生しないことが分かる。
In the case of the comparative steel (4) having a high boron concentration, even at a high temperature of 900 ° C. or more where a large amount of boron is precipitated at the crystal grain boundaries, the fracture surface reduction rate is 60% or less, deteriorating the high-temperature ductility. Therefore, the steel of the present invention to which a predetermined amount of boron is added is 800 to 10% less than the comparative steel to which boron is not added.
It can be seen that it has excellent high-temperature ductility in the temperature range of 00 ° C. and no surface defects occur during hot rolling.

【0046】 一方、ボロンを添加する本発明鋼(1〜
3)とボロンを添加しない比較鋼(1)を比較してみれ
ば、比較的高い圧延温度下でも、発明鋼(1〜3)が比
較鋼(1)に比べて高温延性がはるかに優れていること
が分かる。例えば、1000〜1100℃の圧延温度範
囲で発明鋼(1〜3)の破断面減少率は90%以上に比
べて比較鋼(1)は90%以下を表している。したがっ
て、ボロンを添加する発明鋼はボロンを添加しない比較
鋼に比べて、1000℃以上の高い圧延温度下で高温延
性が優れているでけでなく、800〜1000℃の比較
的低温の圧下温度下でも高温延性が優れていることが分
かる。
Meanwhile, the present invention steels the addition of boron (1-
Comparing the comparative steel (3) with the comparative steel (1) to which boron is not added, the invention steels (1 to 3) have much higher hot ductility than the comparative steel (1) even at a relatively high rolling temperature. You can see that there is. For example, in the rolling temperature range of 1000 to 1100 ° C., the reduction ratio of the fracture surface of the invention steels (1 to 3) is 90% or less as compared with 90% or more. Therefore, the inventive steel to which boron is added has not only excellent high-temperature ductility under a high rolling temperature of 1000 ° C. or more but also a relatively low rolling temperature of 800 to 1000 ° C., as compared with the comparative steel to which boron is not added. It can be seen that the high temperature ductility is excellent even below.

【0047】[0047]

【表5】 [Table 5]

【0048】[0048]

【表6】 [Table 6]

【0049】[実施例4]実施例3の表5と共に組成した
鋼片を1250℃の温度で3時間、再加熱した後で、下
記表6に現れた温度で熱間線材圧延を行った後に、表面
欠陥の発生程度を確認し、その結果を下記表7に表し
た。 下記表7に表れたように、比較鋼(1−2)を8
00−950℃で熱間圧延すると、表面欠陥が発見でき
るが、本発明鋼(1−3)の場合、800℃程度の低温
の圧延温度でも表面欠陥が発生しなかった。
[0049] [Example 4] 3 hours slab that constituted with Table 5 at a temperature of 1250 ° C. Example 3, after reheating, after the hot-wire rolling at a temperature appearing in Table 6 The degree of occurrence of surface defects was confirmed, and the results are shown in Table 7 below. As shown in Table 7 below, the comparative steel (1-2) was 8
Hot rolling at 00-950 ° C. revealed surface defects. However, in the case of the steel (1-3) of the present invention, no surface defects occurred even at a low rolling temperature of about 800 ° C.

【0050】[0050]

【表7】 [Table 7]

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高温延性が優れたビスマス(Bi)−硫黄(S)系快削
鋼を実現することができ、この快削鋼は低温でも圧延が
可能であり、この場合でも表面欠陥が発生しないことか
ら、生産性が向上する優れた効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
A bismuth (Bi) -sulfur (S) -based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility can be realized, and this free-cutting steel can be rolled even at a low temperature. It has an excellent effect of improving the performance.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%で、炭素(C):0.05−0.
15%,マンガン(Mn):0.5−2.0%,硫黄
(S):0.15−0.4%,燐(P):0.01−
0.1%,酸素(O):0.003−0.02%,ビス
マス(Bi):0.03−0.3%,シリコン(S
i):0.01%以下、アルミニウム(Al):0.0
009%以下と、残部が鉄(Fe)及び不可避の不純物
から成り、かつ、MnS又はビスマスを吸着したMnS
介在物と金属性ビスマス介在物とを含有することを特徴
とする高温延性に優れたBi−S系快削鋼。
1. Carbon (C): 0.05-0.
15%, manganese (Mn): 0.5-2.0%, sulfur (S): 0.15-0.4%, phosphorus (P): 0.01-
0.1%, oxygen (O): 0.003-0.02%, bismuth (Bi): 0.03-0.3%, silicon (S
i): 0.01% or less, aluminum (Al): 0.0
009% or less, the balance being iron (Fe) and unavoidable impurities, and MnS or bismuth-adsorbed MnS
A Bi-S free-cutting steel excellent in high-temperature ductility, characterized by containing inclusions and metallic bismuth inclusions.
【請求項2】 請求項1において、上記MnS及びビス
マスを吸着したMnS介在物の断面分率が、0.5%−
2.0%であり、かつ、金属性ビスマス介在物の断面分
率が0.03%−0.3%であり、上記二つの介在物が
各々その長さが5−20umで、幅が1−10umであるこ
とを特徴とする高温延性に優れたBi−S系快削鋼。
2. A method according to claim 1, wherein the MnS inclusion adsorbing MnS and bismuth has a cross-sectional fraction of 0.5%-
2.0%, the cross-sectional fraction of the metallic bismuth inclusions is 0.03% -0.3%, and each of the two inclusions has a length of 5-20 μm and a width of 1 Bi-S free-cutting steel excellent in high-temperature ductility, characterized in that it is -10 µm.
【請求項3】 重量%で、炭素(C):0.05−0.
15%,マンガン(Mn):0.5−2.0%,硫黄
(S):0.15−0.4%,燐(P):0.01−
0.1%,酸素(O):0.003−0.02%,ビス
マス(Bi):0.03−0.3%,シリコン(S
i):0.01%以下,アルミニウム(Al):0.0
009%以下と、残部が鉄(Fe)及び不可避の不純物
から成るブルーム(bloom)を調製し、オーステナイト
結晶粒度を60umを超えないように850−1000℃
の再加熱温度で再加熱し、鋼片を圧延して得られた圧延
鋼片(billet)を形成し、該圧延鋼片を850−100
0℃の加熱温度で再加熱してオーステナイト結晶粒度を
60umを超えないように維持し、線材圧延することを特
徴とする高温延性に優れたBi−S系快削鋼の製造方
法。
3. Carbon (C): 0.05-0.
15%, manganese (Mn): 0.5-2.0%, sulfur (S): 0.15-0.4%, phosphorus (P): 0.01-
0.1%, oxygen (O): 0.003-0.02%, bismuth (Bi): 0.03-0.3%, silicon (S
i): 0.01% or less, aluminum (Al): 0.0
A bloom consisting of iron (Fe) and unavoidable impurities is prepared at 850-1000 ° C. so that the austenite grain size does not exceed 60 μm.
To form a rolled billet obtained by rolling the billet, and rolling the billet to 850-100.
A method for producing a Bi-S-based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility, characterized by reheating at a heating temperature of 0 ° C, maintaining an austenite crystal grain size not exceeding 60 μm, and performing wire rolling.
【請求項4】 重量%で、炭素(C):0.05−0.
15%,マンガン(Mn):0.5−2.0%,硫黄
(S):0.15−0.4%,燐(P):0.01−
0.1%,酸素(O):0.003−0.02%,ビス
マス(Bi):0.03−0.3%,シリコン(S
i):0.01%以下,アルミニウム(Al):0.0
009%以下,チタニウム(Ti):0.02−0.1
%,窒素(N):0.003−0.01%と、残部が鉄
(Fe)及び不可避な不純物から成り、MnS及びビス
マスを吸着したMn介在物と金属性ビスマス介在物とを
含有することを特徴とする高温延性に優れたBi−S系
快削鋼。
4. Carbon (C): 0.05-0.
15%, manganese (Mn): 0.5-2.0%, sulfur (S): 0.15-0.4%, phosphorus (P): 0.01-
0.1%, oxygen (O): 0.003-0.02%, bismuth (Bi): 0.03-0.3%, silicon (S
i): 0.01% or less, aluminum (Al): 0.0
009% or less, titanium (Ti): 0.02-0.1
%, Nitrogen (N): 0.003-0.01%, the balance being iron (Fe) and unavoidable impurities, containing MnS and Mn inclusions adsorbing bismuth and metallic bismuth inclusions Bi-S-based free-cutting steel with excellent hot ductility characterized by the following.
【請求項5】 請求項4において、上記MnS及びビス
マスを吸着したMnS介在物の断面分率は0.5%−
2.0%で、金属性ビスマス介在物の断面分率は0.0
3%−0.3%であり、上記二つの介在物は、各々その
長さが5−20umで、幅が1−10umであることを特徴
とする高温延性に優れたBi−S系快削鋼。
5. The method according to claim 4, wherein the MnS inclusion adsorbing MnS and bismuth has a sectional fraction of 0.5%-.
2.0%, the cross-sectional fraction of metallic bismuth inclusions is 0.0
Bi-S based free cutting excellent in high-temperature ductility, characterized in that each of the two inclusions has a length of 5-20 um and a width of 1-10 um. steel.
【請求項6】 重量%で、炭素(C):0.05−0.
15%,マンガン(Mn):0.5−2.0%,硫黄
(S):0.15−0.4%,燐(P):0.01−
0.1%,酸素(O):0.003−0.02%,ビス
マス(Bi):0.03−0.3%,シリコン(S
i):0.01%以下,アルミニウム(Al):0.0
009%以下,チタニウム(Ti):0.02−0.1
%,窒素(N):0.003−0.01%と、残部が鉄
(Fe)及び不可避の不純物で成るブルーム(bloom)
を通常の温度で再加熱し、850−1200℃の温度で
鋼片圧延し、得られた鋼片(billet)を再加熱し、85
0−1200℃の温度で線材圧延することを特徴とする
高温延性に優れたBi−S系快削鋼の製造方法。
6. Carbon (C): 0.05-0.
15%, manganese (Mn): 0.5-2.0%, sulfur (S): 0.15-0.4%, phosphorus (P): 0.01-
0.1%, oxygen (O): 0.003-0.02%, bismuth (Bi): 0.03-0.3%, silicon (S
i): 0.01% or less, aluminum (Al): 0.0
009% or less, titanium (Ti): 0.02-0.1
%, Nitrogen (N): 0.003-0.01%, and the balance is iron (Fe) and unavoidable impurities.
Is reheated at normal temperature, billet rolled at a temperature of 850-1200 ° C., and the resulting billet is reheated to 85
A method for producing a Bi-S-based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility, wherein the wire is rolled at a temperature of 0 to 1200 ° C.
【請求項7】 請求項6において、上記鋼片圧延と線材
圧延を850〜1000℃の温度で行い、表面欠陥の発
生を防止したことを特徴とする高温延性に優れたBi−
S系快削鋼の製造方法。
7. The Bi- excellent in high-temperature ductility according to claim 6, wherein said billet rolling and wire rod rolling are performed at a temperature of 850 to 1000 ° C. to prevent generation of surface defects.
Method for producing S-based free-cutting steel.
【請求項8】 重量%で、C:0.05−0.15%,
Mn:0.5−2.0%,S:0.15−0.4%,
P:0.01−0.1%,O:0.003−0.02
%,Bi:0.02−0.3%,Si:0.01%以
下,Al:0.0009%以下,N:0.007%,
B:0.0050−0.015%と、残部が鉄(Fe)
及び不可避の不純物で成り、MnS又はビスマスを吸着
したMnS介在物と金属性ビスマス介在物を含有するこ
とを特徴とする高温延性に優れたBi−S系快削鋼。
8. C: 0.05-0.15% by weight%,
Mn: 0.5-2.0%, S: 0.15-0.4%,
P: 0.01-0.1%, O: 0.003-0.02
%, Bi: 0.02-0.3%, Si: 0.01% or less, Al: 0.0009% or less, N: 0.007%,
B: 0.0050-0.015%, with the balance being iron (Fe)
A Bi-S-based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility, characterized by containing MnS or bismuth-adsorbed MnS inclusions and metallic bismuth inclusions, comprising unavoidable impurities.
【請求項9】 請求項8において、上記MnS及びBi
を吸着したMnS介在物の断面分率が0.5−2.0%
であり、金属性Bi介在物の断面分率が0.03−0.
3%であり、上記二つの介在物は、各々その長さが5−
20um、幅が1−10umであることを特徴とする高温延
性に優れたBi−S系快削鋼。
9. The method according to claim 8, wherein the MnS and Bi
The cross-sectional fraction of the MnS inclusions adsorbed with 0.5 to 2.0%
And the cross-sectional fraction of the metallic Bi inclusion is 0.03-0.
3%, and each of the two inclusions has a length of 5-
A Bi-S free-cutting steel excellent in high-temperature ductility, characterized in that it is 20 um and the width is 1-10 um.
【請求項10】 重量%で、C:0.05−0.15
%,Mn:0.5−2.0%,S:0.15−0.4
%,P:0.01−0.1%,O:0.003−0.0
2%,Bi:0.02−0.3%,Si:0.01%以
下,Al:0.0009%以下,N:0.007%以
下,B:0.005−0.015%と、残部が鉄(F
e)及び不可避の不純物で成るブルーム(bloom)を再
加熱し、800−1200℃の温度で鋼片圧延し、得ら
れた鋼片(billet)を再加熱し、800−1200℃の
温度で線材圧延をすることを特徴とする高温延性に優れ
たBi−S系快削鋼の製造方法。
10. C: 0.05-0.15 by weight%
%, Mn: 0.5-2.0%, S: 0.15-0.4
%, P: 0.01-0.1%, O: 0.003-0.0
2%, Bi: 0.02-0.3%, Si: 0.01% or less, Al: 0.0009% or less, N: 0.007% or less, B: 0.005-0.015%, The rest is iron (F
e) and a bloom consisting of unavoidable impurities is reheated, billets are rolled at a temperature of 800-1200 ° C., and the resulting billet is reheated to a wire rod at a temperature of 800-1200 ° C. A method for producing a Bi-S-based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility, characterized by rolling.
【請求項11】 請求項10において、上記鋼片圧延と
線材圧延を800〜1000℃の温度で行うことによ
り、表面欠陥の発生を防止したことを特徴とするる高温
延性に優れたBi−S系快削鋼の製造方法。
11. The Bi-S according to claim 10, wherein the billet rolling and the wire rod rolling are performed at a temperature of 800 to 1000 ° C. to prevent the occurrence of surface defects. Manufacturing method of free cutting steel.
【請求項12】 請求項10において、上記鋼片圧延と
線材圧延を1000〜1100℃の温度範囲で行ない、
破断面減少率を90%以上とすることを特徴とする高温
延性に優れたBi−S系快削鋼の製造方法。
12. The method according to claim 10, wherein the billet rolling and the wire rolling are performed in a temperature range of 1000 to 1100 ° C.
A method for producing a Bi-S-based free-cutting steel excellent in high-temperature ductility, wherein a fracture surface reduction rate is 90% or more.
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