JP2001107182A - Free-cutting steel - Google Patents

Free-cutting steel

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JP2001107182A
JP2001107182A JP28619299A JP28619299A JP2001107182A JP 2001107182 A JP2001107182 A JP 2001107182A JP 28619299 A JP28619299 A JP 28619299A JP 28619299 A JP28619299 A JP 28619299A JP 2001107182 A JP2001107182 A JP 2001107182A
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靖浩 大森
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俊幸 星野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide free-cutting steel excellent in machinability in a state as-rolled without using lead and furthermore free from any problem from the point of environmental hygiene in a producing process. SOLUTION: The componential composition of steel is controlled to the one containing, by weight, <0.05% C, <=2.5% Si, 0.1 to 4.0% Mn, >0.2 to 0.5% S, <0.5% Cr, 0.003 to 0.3% Ti and 0.0003 to 0.004% B, and the balance Fe with inevitable impurities.

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】この発明は、快削鋼に関し、
特に切削加工において工具寿命の延長および切り屑処理
性の向上を図ろうとするものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to free-cutting steel,
In particular, the present invention aims to extend the tool life and improve the chip disposability in cutting.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、切削加工時の工具寿命や切り屑処
理性等の被削性に優れた快削鋼としては、JISに規定
されている硫黄快削鋼および鉛快削鋼、あるいはその他
としてカルシウム快削鋼、テルル快削鋼、セレン快削
鋼、ビスマス快削鋼等、種々の鋼材が開発されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, free-cutting steels having excellent machinability, such as tool life and chip disposability during cutting, include sulfur free-cutting steel and lead free-cutting steel specified in JIS, and other materials. Various steel materials such as calcium free-cutting steel, tellurium free-cutting steel, selenium free-cutting steel, and bismuth free-cutting steel have been developed.

【0003】中でも、鉛快削鋼は、被削性に優れ、しか
もテルル、ビスマス等に比較して経済的なことから、快
削鋼として多用されている。しかしながら、鉛は人体に
極めて有害であることから、鋼材の製造過程だけでな
く、それを用いた機械部品の製造過程において、大がか
りな排気設備を必要とし、また鋼材のリサイクル面でも
問題があった。このため、従来から、鉛を添加せずに鉛
添加鋼と同等程度の被削性を有する快削鋼の開発が望ま
れていた。
[0003] Above all, lead free-cutting steels are widely used as free-cutting steels because they have excellent machinability and are more economical than tellurium or bismuth. However, since lead is extremely harmful to the human body, large exhaust equipment is required not only in the process of manufacturing steel products but also in the process of manufacturing mechanical parts using it, and there were also problems in the recycling of steel products. . For this reason, conventionally, there has been a demand for the development of a free-cutting steel having the same machinability as lead-added steel without adding lead.

【0004】上記の要請に応えるものとして、例えば特
開昭50−96416 号公報には、鋼中のCを黒鉛として存在
させ、この黒鉛の切欠き潤滑作用を利用することによっ
て、鉛を用いることなしに被削性を改善する方法が提案
されている。しかしながら、この方法は、鋼中のCを黒
鉛化する必要上、その前処理として熱処理が不可欠であ
り、必ずしも経済的な方法とはいえないところに問題を
残していた。
In order to meet the above demand, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-96416 discloses a method in which carbon in steel is present as graphite, and lead is used by utilizing the notch lubrication effect of the graphite. There has been proposed a method for improving machinability without the use of such a material. However, in this method, heat treatment is indispensable as a pre-treatment because carbon in steel is required to be graphitized, and there is a problem that the method is not always economical.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の現
状に鑑み開発されたもので、鉛を用いることなしに、圧
延ままで被削性に優れ、しかも環境衛生上の問題もな
く、経済的に製造することができる快削鋼を提案するこ
とを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been developed in view of the above-mentioned circumstances, and has excellent machinability as it is rolled without using lead, and has no environmental health problems and is economical. It is an object of the present invention to propose a free-cutting steel that can be manufactured in a flexible manner.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、鉛を
添加せずとも圧延ままで鉛添加鋼と同等程度の被削性を
有する鋼材の組成について、鋭意検討した結果、以下に
述べる知見を得た。 a) 鋼中のセメンタイトを低減することによって、工具
磨耗が低減し、工具寿命が向上する。ここに、工具磨耗
の低減効果は、C量を0.05wt%未満に低下させることで
特に顕著となる。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies on the composition of a steel material having the same level of machinability as lead-added steel as rolled without adding lead. Obtained knowledge. a) By reducing cementite in steel, tool wear is reduced and tool life is improved. Here, the effect of reducing tool wear becomes particularly significant when the C content is reduced to less than 0.05 wt%.

【0007】b) C量を0.05wt%未満に低下させると、
一方で生成した切り屑が破断しづらくなり切り屑処理性
が低下する。これを解決するためには、(1) Bを0.0003
〜0.004 wt%添加するおよび(2) Tiを0.003 〜0.3 wt
%、Sを 0.2wt%を超えて添加するという2つの手段を
同時にとることが特に有効である。
B) When the C content is reduced to less than 0.05% by weight,
On the other hand, the generated chips are difficult to break, and the chip processing performance is reduced. To solve this, (1) B is 0.0003
0.004 wt% and (2) 0.003 to 0.3 wt% Ti
It is particularly effective to take the two measures of simultaneously adding more than 0.2% by weight of S and more than 0.2% by weight.

【0008】その理由は、次のとおりである。Tiおよび
Sの添加により鋼中にTiSおよび(Mn,Ti)Sが生成
し、これが切削時に生成した切り屑中で応力集中源とし
て作用する。この際、Bを適量添加しておくことによ
り、TiSおよび(Mn,Ti)Sの周囲にBが偏析し、TiS
および(Mn,Ti)Sの塑性変形を抑制して、応力集中作
用によるクラックの生成を促進する。さらに、Bは、組
織中の転位上に偏析し易い性質があり、TiSおよび(M
n,Ti)Sへの応力集中で周りの母地に生成した転位上
へ偏析して母地を脆化させ、生成したクラックの伝播を
容易にする。これらの作用によって、切り屑の破断性が
顕著に向上する結果、C量が0.05wt%未満という低C鋼
においても、切り屑長さが5mm以下といった細かな切り
屑が生成するようになり、切り屑処理性が格段に向上す
る。
The reason is as follows. The addition of Ti and S produces TiS and (Mn, Ti) S in the steel, which acts as a stress concentration source in the chips generated during cutting. At this time, by adding an appropriate amount of B, B segregates around TiS and (Mn, Ti) S, and TiS
In addition, plastic deformation of (Mn, Ti) S is suppressed, and crack generation due to stress concentration is promoted. Further, B has a property of easily segregating on dislocations in the structure, and TiS and (M
The stress concentration on (n, Ti) S causes segregation on dislocations generated in the surrounding matrix, embrittles the matrix and facilitates propagation of the generated cracks. As a result of these actions, the breakability of the chips is significantly improved. As a result, even in a low-C steel having a C content of less than 0.05 wt%, fine chips having a chip length of 5 mm or less are generated, The chip controllability is significantly improved.

【0009】c) a) に加えて、工具寿命の向上には、
適量のMn,CrおよびBの添加が有効である。この理由
は、Mn,Cr,Bの添加によって組織中にベイナイト組織
が生成し、このベイナイト組織はフェライトに比べて硬
質であり、またベイナイト組織中の炭化物がランダムな
方位を持つ平板上のセメンタイトが集積した構造を有す
るため、それ自体変形しづらく、このため切削加工時に
応力集中源となり、応力集中が起こった際に、周りのフ
ェライトに対して切り欠き効果を持つために、切り屑生
成が容易となるからである。組織中にベイナイト組織を
混存化させた場合には、上記した作用により、切削時の
切削抵抗が低下し、工具寿命が向上する。
C) In addition to a), to improve the tool life,
The addition of appropriate amounts of Mn, Cr and B is effective. The reason is that the addition of Mn, Cr, and B results in the formation of a bainite structure in the structure. The bainite structure is harder than ferrite, and the carbides in the bainite structure form cementite on a flat plate having a random orientation. Due to the integrated structure, it is difficult to deform by itself, so it becomes a source of stress concentration during cutting, and when stress concentration occurs, it has a notch effect on the surrounding ferrite, so chip generation is easy This is because When the bainite structure is mixed in the structure, the cutting resistance during cutting is reduced and the tool life is improved by the above-described action.

【0010】d) a) およびc) に加え、工具寿命の向
上にはCr添加量の規制が必要である。Crは、焼入性を向
上し、ベイナイト組織を生成させることで被削性を向上
させるが、一方でCrは、セメンタイト中に固溶してセメ
ンタイトの硬さを上昇させる性質をもつため、添加量に
よっては切削加工時の工具磨耗が促進されて工具寿命が
低下する。特に, C量が0.05wt%未満と少ないと、セメ
ンタイト量も少ないため、Cr添加によってセメンタイト
中のCr濃度の上昇が生じ易く、セメンタイトの硬さの顕
著な上昇が起こる。この点、Cr量を 0.5wt%未満とすれ
ば、セメンタイトの硬さ上昇が抑制され、工具磨耗が低
減し、工具寿命が向上する。
D) In addition to a) and c), it is necessary to regulate the amount of Cr added to improve the tool life. Cr improves machinability by improving hardenability and forming a bainite structure.On the other hand, Cr has the property of forming a solid solution in cementite and increasing the hardness of cementite. Depending on the amount, tool wear at the time of cutting is promoted and the tool life is shortened. In particular, when the C content is as small as less than 0.05 wt%, the amount of cementite is also small, so that the addition of Cr tends to increase the Cr concentration in the cementite, and the hardness of cementite is significantly increased. In this regard, if the Cr content is less than 0.5 wt%, the increase in hardness of cementite is suppressed, tool wear is reduced, and tool life is improved.

【0011】この発明は、上記の知見に立脚するもので
ある。すなわち、この発明の要旨構成は次のとおりであ
る。 1.C:0.05wt%未満、Si:2.5 wt%以下、Mn:0.1 〜
4.0 wt%、S:0.2 超〜0.5 wt%、Cr:0.5 wt%未満、
Ti:0.003 〜0.3 wt%およびB:0.0003〜0.004 wt%を
含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になるこ
とを特徴とする快削鋼。
The present invention is based on the above findings. That is, the gist configuration of the present invention is as follows. 1. C: less than 0.05 wt%, Si: 2.5 wt% or less, Mn: 0.1 to
4.0 wt%, S: more than 0.2 to 0.5 wt%, Cr: less than 0.5 wt%,
Free-cutting steel containing 0.003 to 0.3 wt% of Ti and 0.0003 to 0.004 wt% of B, with the balance being Fe and unavoidable impurities.

【0012】2.上記1において、さらにCu:2.0 wt%
以下、Ni:2.0 wt%以下、Mo:2.0 wt%以下およびNb:
0.10wt%以下のうちから選んだ1種または2種以上を含
有することを特徴とする快削鋼。
2. In the above item 1, further Cu: 2.0 wt%
Hereinafter, Ni: 2.0 wt% or less, Mo: 2.0 wt% or less, and Nb:
A free-cutting steel comprising one or more selected from 0.10 wt% or less.

【0013】3.上記1または2において、さらにW:
0.1 wt%以下およびV:0.5 wt%以下のうちから選んだ
1種または2種を含有することを特徴とする快削鋼。
3. In the above 1 or 2, further, W:
Free cutting steel characterized by containing one or two kinds selected from 0.1 wt% or less and V: 0.5 wt% or less.

【0014】4.上記1,2または3において、さらに
P:0.2 wt%以下、Te:0.2 wt%以下、Se:0.2 wt%以
下、Ca:0.02wt%以下、REM:0.02wt%以下、Zr:0.2 w
t%以下、Bi:0.3 wt%以下、Sn:0.3 wt%以下、Sb:
0.2 wt%以下およびCo:0.1 wt%以下のうちから選んだ
少なくとも1種を含有することを特徴とする快削鋼。
4. In the above 1, 2 or 3, P: 0.2 wt% or less, Te: 0.2 wt% or less, Se: 0.2 wt% or less, Ca: 0.02 wt% or less, REM: 0.02 wt% or less, Zr: 0.2 w
t% or less, Bi: 0.3 wt% or less, Sn: 0.3 wt% or less, Sb:
A free-cutting steel containing at least one selected from the group consisting of 0.2 wt% or less and Co: 0.1 wt% or less.

【0015】5.上記1, 2, 3または4において、さ
らにAl:1.0 wt%以下、Mg:0.02wt%以下およびHf:0.
1 wt%以下のうちから選んだ1種または2種以上を含有
することを特徴とする快削鋼。
[0015] 5. In the above 1, 2, 3 or 4, further, Al: 1.0 wt% or less, Mg: 0.02 wt% or less, and Hf: 0.
A free-cutting steel characterized by containing one or more selected from 1 wt% or less.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、この発明において、鋼材の
成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明す
る。 C:0.05wt%未満 Cは、強度確保のために添加する、しかしながら、0.05
wt%以上添加すると、切削加工時の工具摩耗が増大し、
被削性が低下するため、Cは0.05wt%未満に制限した。
なお、好ましくは0.04wt%以下である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the reason why the composition of a steel material in the present invention is limited to the above range will be described. C: less than 0.05 wt% C is added for securing strength.
Addition of wt% or more increases tool wear during cutting,
C was limited to less than 0.05% by weight because of poor machinability.
In addition, it is preferably 0.04 wt% or less.

【0017】Si:2.5 wt%以下 Siは、脱酸に有効な元素であるが、2.5 wt%を超えて添
加すると被削性が低下するため、2.5 wt%以下で含有さ
せるものとした。
Si: 2.5 wt% or less Si is an element effective for deoxidation, but if added in excess of 2.5 wt%, the machinability is reduced.

【0018】Mn:0.1 〜4.0 wt% Mnは、焼入性を向上して、ベイナイト組織の生成を促進
し、被削性を向上させる働きがある。また、強度確保の
面でも有効である。さらに、Sと結合してMnSを形成
し、これによって被削性を向上させる作用もある。これ
らの効果を得るためには、少なくとも 0.1wt%の含有が
必要であるが、4.0 wt%を超えると強度が上昇し、被削
性が低下するため、Mnは 0.1〜4.0 wt%の範囲に限定し
た。
Mn: 0.1 to 4.0 wt% Mn has the function of improving hardenability, promoting formation of a bainite structure, and improving machinability. It is also effective in securing strength. Further, it has an effect of forming MnS by combining with S, thereby improving machinability. In order to obtain these effects, it is necessary to contain at least 0.1 wt%, but if it exceeds 4.0 wt%, the strength increases and the machinability decreases, so that Mn falls within the range of 0.1 to 4.0 wt%. Limited.

【0019】S:0.2 超〜0.5 wt% Sは、鋼中でMn, Ti等と結合し、MnS,(Mn,Ti)Sお
よびTiSとなって、切削加工時の応力集中源となり、切
り屑の分断を容易にして被削性を向上させる有用元素で
ある。しかしながら、含有量が 0.2wt%以下ではその添
加効果に乏しく、一方 0.5wt%を超えると熱間加工性の
低下を招くので、Sは 0.2超〜0.5 wt%の範囲に限定し
た。
S: more than 0.2 to 0.5 wt% S combines with Mn, Ti, etc. in steel to form MnS, (Mn, Ti) S and TiS, which are sources of stress concentration during cutting, and Is a useful element that facilitates the separation of the steel and improves machinability. However, if the content is less than 0.2 wt%, the effect of the addition is poor, while if it exceeds 0.5 wt%, the hot workability is reduced. Therefore, S is limited to the range of more than 0.2 to 0.5 wt%.

【0020】Cr:0.5 wt%未満 Crは、焼入性を向上し、ベイナイト組織の生成を促進し
て被削性を向上させる働きがあるが、一方で、多量に含
有させた場合には、セメンタイト中に固溶し、セメンタ
イトの硬度を上昇させて被削性を低下させる。従って、
Crは 0.5wt%未満に限定した。なお、好ましくは0.4 wt
%以下である。
Cr: less than 0.5 wt% Cr has the function of improving hardenability and accelerating the formation of a bainite structure to improve machinability. It forms a solid solution in cementite and increases the hardness of cementite to reduce machinability. Therefore,
Cr was limited to less than 0.5 wt%. Incidentally, preferably 0.4 wt
% Or less.

【0021】Ti:0.003 〜0.3 wt% Tiは、鋼中NをTiNとして固定する性質がある。この性
質を利用して、焼入性に有効なBがNと結合してBNと
なり、焼入性の向上効果が消失するのを抑制する。その
他に、Ti添加の重要な作用として、TiSおよび(Mn,T
i)Sを生成して切り屑中の応力集中源となり、切り屑
処理性を向上させる作用がある。しかしながら、含有量
が 0.003wt%に満たないとその添加効果に乏しく、一方
0.3wt%を超えて添加すると、粗大なTiNが析出するた
め、切削加工時の工具磨耗が増大し、被削性が低下する
ので、Ti量は 0.003〜0.3 wt%の範囲に限定した。な
お、好ましい範囲は0.01〜0.1 wt%である。
Ti: 0.003 to 0.3 wt% Ti has the property of fixing N in steel as TiN. Utilizing this property, it is possible to prevent B, which is effective for hardenability, from being combined with N to form BN, thereby preventing the effect of improving hardenability from being lost. In addition, TiS and (Mn, T
i) S is generated and becomes a source of stress concentration in chips, and has an effect of improving chip processing. However, if the content is less than 0.003 wt%, the effect of the addition is poor.
If added in excess of 0.3 wt%, coarse TiN precipitates, increasing tool wear during cutting and reducing machinability, so the Ti content was limited to the range of 0.003-0.3 wt%. In addition, a preferable range is 0.01 to 0.1 wt%.

【0022】B:0.0003〜0.004 wt% Bは、TiSおよび(Mn,Ti)Sの周りに偏析し、切り屑
生成時のTiSおよび(Mn,Ti)Sの塑性変形を抑制し
て、応力集中によるクラックの生成を促進し、切り屑処
理性を向上させる。また、焼入性を向上させ、ベイナイ
ト組織を生成し、工具寿命を向上させるため、積極的に
添加する。しかしながら、含有量が0.0003wt%に満たな
いとその効果が小さく、一方 0.004wt%を超えて添加す
ると成分コストの上昇を招くため、Bは0.0003〜0.004
wt%の範囲に限定した。
B: 0.0003 to 0.004 wt% B segregates around TiS and (Mn, Ti) S, suppresses plastic deformation of TiS and (Mn, Ti) S when chips are generated, and concentrates stress. Promotes the generation of cracks and improves chip disposal. In addition, it is positively added to improve hardenability, generate a bainite structure, and improve tool life. However, if the content is less than 0.0003 wt%, the effect is small. On the other hand, if the content exceeds 0.004 wt%, the component cost increases, so that B is 0.0003 to 0.004%.
Limited to the wt% range.

【0023】以上、基本成分について説明したが、この
発明では上記した基本成分の他に、以下の成分を添加す
ることにより、被削性や強度の一層の向上を図ることが
できる。まず、焼入性を向上させ、ベイナイト組織を生
成させて被削性を向上させ、また強度を上昇させるため
に、Cu,Ni,MoおよびNbのうちから選んだ1種または2
種以上を添加することができる。
Although the basic components have been described above, the present invention can further improve machinability and strength by adding the following components in addition to the above-described basic components. First, in order to improve hardenability, generate a bainite structure, improve machinability, and increase strength, one or two selected from Cu, Ni, Mo, and Nb are selected.
More than one species can be added.

【0024】Cu:2.0 wt%以下 Cuは、焼入性を向上させ、ベイナイト組織生成による被
削性の向上および強度を確保するために添加することが
できる。しかしながら、含有量が 2.0wt%を超えると、
強度が上昇して被削性が低下すると共に、コストが上昇
するので、Cuは2.0 wt%以下で含有させるものとした。
特に好ましくは 1.0wt%以下である。
Cu: 2.0 wt% or less Cu can be added to improve hardenability, improve machinability due to formation of bainite structure, and secure strength. However, if the content exceeds 2.0 wt%,
Since the strength is increased and the machinability is decreased, and the cost is increased, Cu is contained at 2.0 wt% or less.
Particularly preferably, the content is 1.0% by weight or less.

【0025】Ni:2.0 wt%以下 Niは、焼入性向上によるベイナイト組織生成による被削
性の向上および強度確保のために添加することができ
る。しかしながら、過剰な添加は、高価につくだけでな
く、強度が上昇して被削性の低下を招くので、Niは 2.0
wt%以下で含有させるものとした。特に好適には 1.0wt
%以下である。
Ni: 2.0 wt% or less Ni can be added for improving machinability and improving strength by forming bainite structure by improving hardenability. However, excessive addition not only increases the cost, but also increases the strength and lowers the machinability.
It was made to be contained by wt% or less. Particularly preferably 1.0 wt
% Or less.

【0026】Mo:2.0 wt%以下 Moは、焼入性向上によるベイナイト組織生成による被削
性の向上および強度確保のために添加することができ
る。しかしながら、過剰な添加は、高価につくだけでな
く、強度が上昇して被削性が低下するので、Moは 2.0wt
%以下で含有させるものとした。特に好適には 1.0wt%
以下である。
Mo: 2.0 wt% or less Mo can be added to improve the machinability by forming a bainite structure by improving the hardenability and to secure the strength. However, excessive addition not only increases the cost, but also increases the strength and reduces the machinability.
% Or less. 1.0 wt% is particularly preferred.
It is as follows.

【0027】Nb:0.10wt%以下 Nbは、焼入性を向上させ、ベイナイト組織生成による被
削性の向上および強度を確保するために添加することが
できる。しかしながら、過剰に添加した場合、成分コス
トが上昇するだけでなく、強度が上昇して被削性の低下
を招くので、Nbは0.10wt%以下で含有させるものとし
た。
Nb: 0.10 wt% or less Nb can be added to improve hardenability, improve machinability due to formation of bainite structure, and secure strength. However, if added excessively, not only does the component cost increase, but also the strength increases and the machinability deteriorates. Therefore, Nb should be contained at 0.10 wt% or less.

【0028】次に、強度向上を図るために、WおよびV
のうちから選んだ1種または2種を添加することができ
る。 W:0.1 wt%以下 Wは、固溶による強度向上作用を有するが、0.1 wt%を
超えて添加すると被削性が低下するので、Wは 0.1wt%
以下で含有させるものとした。
Next, in order to improve the strength, W and V
One or two selected from the above can be added. W: 0.1 wt% or less W has an effect of improving the strength by solid solution, but if added in excess of 0.1 wt%, the machinability decreases, so W is 0.1 wt%.
It was made to be contained below.

【0029】V:0.5 wt%以下 Vは、V(C,N)による析出強化により強度を向上さ
せる有用元素であるが、0.5 wt%を超えて添加すると被
削性が低下するため、Vは 0.5wt%以下で含有させるも
のとした。
V: 0.5 wt% or less V is a useful element for improving the strength by precipitation strengthening by V (C, N). However, when added in excess of 0.5 wt%, the machinability is reduced. The content was 0.5 wt% or less.

【0030】さらに、被削性のさらなる向上を図るため
に、P, Te, Se, Ca, REM, Zr, Pb,Bi, Sn, SbおよびCo
のうちから選んだ少なくとも1種を含有させることがで
きる。 P:0.2 wt%以下 Pは、生成した切り屑中のクラックの伝播を容易にする
ことで、切り屑処理性を顕著に向上させる作用がある
が、0.2 wt%を超えて添加すると熱間加工性を低下させ
るので、P量は 0.2wt%以下に限定した。
Further, in order to further improve the machinability, P, Te, Se, Ca, REM, Zr, Pb, Bi, Sn, Sb and Co
At least one selected from the above can be contained. P: 0.2 wt% or less P has the effect of remarkably improving the chip disposability by facilitating the propagation of cracks in the generated chips, but when added in excess of 0.2 wt%, hot working is performed. Therefore, the amount of P is limited to 0.2 wt% or less, because it deteriorates the properties.

【0031】Te:0.2 wt%以下, Se:0.2 wt%以下 TeおよびSeはそれぞれ、Mnと結合してMnTeおよびMnSeを
形成し、これがチップブレーカーとして作用することに
より被削性を改善する。しかしながら、0.2 wt%を超え
て添加すると効果が飽和する上に、成分コストの上昇を
招くので、いずれも 0.2wt%以下で含有させるものとし
た。
Te: 0.2 wt% or less, Se: 0.2 wt% or less Te and Se respectively combine with Mn to form MnTe and MnSe, which act as a chip breaker to improve machinability. However, adding more than 0.2 wt% saturates the effect and increases the cost of the components. Therefore, the content of each is set to 0.2 wt% or less.

【0032】Ca:0.02wt%以下, REM:0.02wt%以下,
Zr:0.2 wt%以下 Ca, REMおよびZrはいずれも、MnSと共に硫化物を形成
し、これがチップブレーカーとして作用することにより
被削性を改善する。しかしながら、Ca:0.02wt%、 RE
M:0.02wt%およびZr:0.2 wt%を超えて添加しても効
果が飽和する上、成分コストの上昇を招くため、いずれ
も上記の範囲で含有させるものとした。
Ca: 0.02 wt% or less, REM: 0.02 wt% or less,
Zr: 0.2 wt% or less Each of Ca, REM and Zr forms a sulfide together with MnS and acts as a chip breaker to improve machinability. However, Ca: 0.02wt%, RE
Addition of more than M: 0.02 wt% and Zr: 0.2 wt% saturates the effect and raises the cost of the components. Therefore, both of them are contained in the above ranges.

【0033】Bi:0.3 wt%以下 Biも、Pbと同様、切削時の溶融、潤滑および脆化作用に
より、被削性を向上させるので、この目的で添加するこ
とができる。しかしながら、0.3 wt%を超えて添加して
も効果が飽和するばかりか、成分コストが上昇するの
で、Biは 0.3wt%以下で含有させるものとした。
Bi: 0.3 wt% or less Bi, like Pb, improves the machinability by the action of melting, lubrication and embrittlement during cutting, and can be added for this purpose. However, adding more than 0.3 wt% not only saturates the effect, but also increases the component cost. Therefore, Bi is contained at 0.3 wt% or less.

【0034】Sn:0.3 wt%以下, Sb:0.2 wt%以下,C
o:0.1 wt%以下 Sn, SbおよびCoはいずれも、脆化作用により被削性を向
上させる元素である。しかしながら、Sn:0.3 wt%、S
b:0.2 wt%およびCo:0.1 wt%を超えて添加しても、
効果が飽和する上、コストが上昇し、経済的に不利とな
るので、いずれも上記の範囲で含有させるものとした。
Sn: 0.3 wt% or less, Sb: 0.2 wt% or less, C
o: 0.1 wt% or less Sn, Sb and Co are all elements that improve machinability by embrittlement. However, Sn: 0.3 wt%, S
b: Addition exceeding 0.2 wt% and Co: 0.1 wt%
Since the effects are saturated, the cost is increased, and it is economically disadvantageous, all of them are contained in the above range.

【0035】Al:1.0 wt%以下, Mg:0.02wt%以下, H
f:0.1 wt%以下 Al, MgおよびHfはそれぞれ、脱酸作用を有するだけでな
く、応力集中源となって被削性を改善する効果があるの
で、必要に応じて適宜含有させることができる。しかし
ながら、過剰に添加すると効果が飽和する上、成分コス
トが上昇するので、添加量としてはそれぞれ上記の範囲
に制限した。
Al: 1.0 wt% or less, Mg: 0.02 wt% or less, H
f: 0.1 wt% or less Al, Mg and Hf not only have a deoxidizing effect but also have an effect of improving the machinability as a source of stress concentration, so that they can be appropriately contained as necessary. . However, if the addition is excessive, the effect is saturated and the component cost increases. Therefore, the addition amount is limited to the above range.

【0036】なお、本発明では、その主旨から、Pbは基
本的に添加しないが、これは技術的に添加することがで
きないという意味ではない。すなわち、単に快削性の面
だけ考慮すれば良いのであれば、その添加を妨げるもの
ではない。しかしながら、この場合であっても、環境衛
生の面から添加量は 0.2wt%以下程度に抑制することが
好ましい。
In the present invention, Pb is basically not added for the purpose thereof, but this does not mean that Pb cannot be technically added. That is, as long as it is only necessary to consider only the free-cutting property, it does not hinder the addition. However, even in this case, the amount of addition is preferably suppressed to about 0.2 wt% or less from the viewpoint of environmental hygiene.

【0037】次に、この発明鋼の好適製造条件について
説明する。まず、素材の製造については、従来公知の転
炉または電気炉等で溶製した後、連続鋳造法または造塊
−分塊法によってスラブまたはブルームとする。つい
で、常法に従う熱間圧延により所定の形状とする。しか
るのち、所定の部品形状に成形後、機械部品とする。な
お、窒化または浸炭処理等を施して製品とする場合もあ
る。
Next, preferred conditions for producing the steel of the present invention will be described. First, in the production of a raw material, after smelting in a conventionally known converter or electric furnace or the like, a slab or a bloom is formed by a continuous casting method or an ingot-bulking method. Next, a predetermined shape is formed by hot rolling according to a conventional method. Then, after forming into a predetermined part shape, it is made into a mechanical part. In some cases, the product is subjected to a nitriding or carburizing treatment or the like.

【0038】[0038]

【実施例】表l,2に示す成分組成になる鋼材を、転炉
にて溶製し、連続鋳造によりブルームとしたのち、150m
m 角ビレットに熱間圧延し、ついで加熱温度:1200℃、
仕上温度:950 ℃の条件下での棒鋼圧延により、35mmφ
の棒鋼とした。このようにして得られた棒鋼の硬さ、被
削性について調査した結果を表3に示す。ここで、硬さ
は、棒鋼の径の 1/4の深さ位置から採取したサンプルを
用いて、ビッカース硬度計により荷重:10 kgfで測定し
た。また、被削性は、ハイス工具(SKH4)を用い、切削速
度:100m/min、送り:0.25mm/rev、切込み:2.0 mm、無
潤滑の条件で、外周旋削試験により評価した。さらに、
工具寿命判定は、完全損傷までの総切削時間で評価し
た。
EXAMPLE A steel material having the composition shown in Tables 1 and 2 was melted in a converter and made into a bloom by continuous casting.
hot rolled into m-square billet, then heating temperature: 1200 ℃
Finishing temperature: 35mmφ by bar rolling at 950 ° C
Steel bar. Table 3 shows the results obtained by examining the hardness and machinability of the bar steel thus obtained. Here, the hardness was measured at a load of 10 kgf by a Vickers hardness tester using a sample taken from a depth of 1/4 of the diameter of the steel bar. The machinability was evaluated by a peripheral turning test using a high speed tool (SKH4) under the conditions of cutting speed: 100 m / min, feed: 0.25 mm / rev, depth of cut: 2.0 mm, and no lubrication. further,
The tool life judgment was evaluated based on the total cutting time until complete damage.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】[0041]

【表3】 [Table 3]

【0042】表3に示したとおり、No.1〜No.16 のこの
発明に従う鋼はいずれも、工具寿命が19.9〜28.2 min
と、No.29 の従来の鉛添加非調質鋼(JIS SUM 24L)の1
6.5 minに比べると、非常に優れた寿命が得られてい
る。また、切り屑形状に関しても、いずれも長さが5mm
以下と細かな良好な切り屑が得られている。これに対
し、 No.17〜No.28 の比較鋼のうち、No.17 はCが適正
範囲外であり、発明鋼に比べて、工具寿命が半分以下に
低下している。 No.18はSiが適正範囲外であり、工具寿
命が低下している。No.19 はTiがこの発明の下限に満た
ないため、工具寿命および切り屑形状が劣化している。
No.20 はTiがこの発明の上限を超えているため、工具寿
命が低下している。No.21 はMnがこの発明の上限を超え
ているため、工具寿命が低下している。No.22 は、Mnが
この発明の下限に満たないため、工具寿命が低下し、切
り屑形状が悪くなっている。No.23 はSがこの発明の下
限に満たないため、工具寿命が低下し、切り屑形状が悪
くなっている。No.24 はSがこの発明の上限を超えてい
るため、圧延時に熱間割れが生じ、圧延中止を余儀なく
された。No.25 はCrがこの発明の上限を超えているた
め、工具寿命が低下している。No.26 はBがこの発明の
下限に満たないため、工具寿命が低く、切り屑形状が悪
くなっている。
As shown in Table 3, all of the steels according to the present invention No. 1 to No. 16 had a tool life of 19.9 to 28.2 min.
And No. 29 of the conventional lead-added non-heat treated steel (JIS SUM 24L)
Compared to 6.5 min, a very good life is obtained. Regarding the chip shape, the length is 5mm
The following fine and fine chips are obtained. On the other hand, among the comparative steels of No. 17 to No. 28, C is out of the proper range in No. 17 and the tool life is reduced to less than half compared to the inventive steel. In No. 18, Si was out of the proper range, and the tool life was shortened. In No. 19, the tool life and chip shape were deteriorated because Ti was less than the lower limit of the present invention.
In No. 20, the tool life was shortened because Ti exceeded the upper limit of the present invention. In No. 21, the tool life was shortened because Mn exceeded the upper limit of the present invention. In No. 22, since Mn was below the lower limit of the present invention, the tool life was shortened and the chip shape was poor. In No. 23, since S was less than the lower limit of the present invention, the tool life was shortened and the chip shape was poor. In No. 24, since S exceeded the upper limit of the present invention, hot cracking occurred during rolling, and rolling was forced to be stopped. No. 25 has a shorter tool life because Cr exceeds the upper limit of the present invention. In No. 26, since B is less than the lower limit of the present invention, the tool life is short and the chip shape is poor.

【0043】[0043]

【発明の効果】かくして、この発明によれば、特に鉛を
添加せずとも、圧延ままの状態で、鉛添加快削鋼と同等
以上の被削性を有する鋼材を安価に得ることができる。
As described above, according to the present invention, a steel material having machinability equal to or higher than that of a lead-added free-cutting steel can be obtained in an as-rolled state at a low cost without adding lead.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 虔一 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kenichi Amano 1-chome, Kawasaki-dori, Mizushima, Kurashiki-shi, Okayama Pref.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】C:0.05wt%未満、 Si:2.5 wt%以下、 Mn:0.1 〜4.0 wt%、 S:0.2 超〜0.5 wt%、 Cr:0.5 wt%未満、 Ti:0.003 〜0.3 wt%およびB:0.0003〜0.004 wt%を
含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になるこ
とを特徴とする快削鋼。
1. C: less than 0.05 wt%, Si: 2.5 wt% or less, Mn: 0.1 to 4.0 wt%, S: more than 0.2 to 0.5 wt%, Cr: less than 0.5 wt%, Ti: 0.003 to 0.3 wt% And B: a free-cutting steel containing 0.0003 to 0.004 wt%, with the balance being Fe and inevitable impurities.
【請求項2】 請求項1において、さらに Cu:2.0 wt%以下、 Ni:2.0 wt%以下、 Mo:2.0 wt%以下およびNb:0.10wt%以下のうちから選
んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする快
削鋼。
2. The method according to claim 1, further comprising one or more selected from Cu: 2.0 wt% or less, Ni: 2.0 wt% or less, Mo: 2.0 wt% or less, and Nb: 0.10 wt% or less. Free-cutting steel characterized by containing.
【請求項3】 請求項1または2において、さらにW:
0.1 wt%以下およびV:0.5 wt%以下のうちから選んだ
1種または2種を含有することを特徴とする快削鋼。
3. The method according to claim 1, further comprising:
Free cutting steel characterized by containing one or two kinds selected from 0.1 wt% or less and V: 0.5 wt% or less.
【請求項4】 請求項1,2または3において、さらに P:0.2 wt%以下、 Te:0.2 wt%以下、 Se:0.2 wt%以下、 Ca:0.02wt%以下、 REM:0.02wt%以下、 Zr:0.2 wt%以下、 Bi:0.3 wt%以下、 Sn:0.3 wt%以下、 Sb:0.2 wt%以下およびCo:0.1 wt%以下のうちから選
んだ少なくとも1種を含有することを特徴とする快削
鋼。
4. The method according to claim 1, wherein P: 0.2 wt% or less, Te: 0.2 wt% or less, Se: 0.2 wt% or less, Ca: 0.02 wt% or less, REM: 0.02 wt% or less, Zr: 0.2 wt% or less, Bi: 0.3 wt% or less, Sn: 0.3 wt% or less, Sb: 0.2 wt% or less, Co: 0.1 wt% or less Free cutting steel.
【請求項5】 請求項1, 2, 3または4において、さ
らに Al:1.0 wt%以下、 Mg:0.02wt%以下およびHf:0.1 wt%以下のうちから選
んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする快
削鋼。
5. The method according to claim 1, 2, 3 or 4, further comprising one or more selected from among Al: 1.0 wt% or less, Mg: 0.02 wt% or less, and Hf: 0.1 wt% or less. Free-cutting steel characterized by the following.
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