JP2001131684A - 切り屑処理性に優れた機械構造用鋼 - Google Patents
切り屑処理性に優れた機械構造用鋼Info
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- JP2001131684A JP2001131684A JP31436699A JP31436699A JP2001131684A JP 2001131684 A JP2001131684 A JP 2001131684A JP 31436699 A JP31436699 A JP 31436699A JP 31436699 A JP31436699 A JP 31436699A JP 2001131684 A JP2001131684 A JP 2001131684A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 切削工程の自動化において重要な特性である
切り屑処理性を大幅に向上させることができる機械構造
用鋼を提供する。 【解決手段】 本発明の機械構造用鋼は、Ｍｎ硫化物系
介在物中の平均酸素含有量が１０％以下で、その主要組
成は重量％で、Ｃ ０．０５〜０．７，Ｓｉ ２．５以
下，Ｍｎ ０．１〜３，Ａｌ ０．１以下，Ｓ ０．０
０３〜０．２，Ｎ ０．００２〜０．０２５，θ ０．
００３以下と残部がＦｅで、更に希土類元素、Ｃａおよ
びＭｇよりなる群から選択される１種以上を合計で０．
０１以下を含有する。
切り屑処理性を大幅に向上させることができる機械構造
用鋼を提供する。 【解決手段】 本発明の機械構造用鋼は、Ｍｎ硫化物系
介在物中の平均酸素含有量が１０％以下で、その主要組
成は重量％で、Ｃ ０．０５〜０．７，Ｓｉ ２．５以
下，Ｍｎ ０．１〜３，Ａｌ ０．１以下，Ｓ ０．０
０３〜０．２，Ｎ ０．００２〜０．０２５，θ ０．
００３以下と残部がＦｅで、更に希土類元素、Ｃａおよ
びＭｇよりなる群から選択される１種以上を合計で０．
０１以下を含有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被削性のうち特に
切り屑処理性に優れた機械構造用鋼に関するものであ
る。
切り屑処理性に優れた機械構造用鋼に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】機械構造用鋼の被削性を向上させる手段
として、鉛や硫黄の如き被削性向上元素の添加によるも
のが広く実用化されている。このうち、硫黄はＭｎと介
在物を形成して硫化物として鋼中に存在し、これが切削
中に応力集中源として作用し、加工性を容易にする効果
がある。
として、鉛や硫黄の如き被削性向上元素の添加によるも
のが広く実用化されている。このうち、硫黄はＭｎと介
在物を形成して硫化物として鋼中に存在し、これが切削
中に応力集中源として作用し、加工性を容易にする効果
がある。
【０００３】上記の様な硫化物形態を制御して被削性を
向上させる試みが、従来から様々な角度からなされてお
り、例えば特開昭５０−７５１１１号では、ＭｎＳ中に
Ｚｒを固溶させて（Ｚｒ，Ｍｎ）Ｓとし、硫化物形態を
紡錘状に制御する方法が示されている。また、特公平５
−１５７７７号には、Ｃａの添加によって硫化物を（Ｃ
ａ，Ｍｎ）Ｓとして紡錘状に制御し、被削性を向上させ
る技術が提案されている。更に、特開平１０−２８７９
５３号には、同じくＣａを添加して硫化物を形態制御す
ると共に、被削性に有害な硬質酸化物を硫化物で包んで
無害化させることによって、被削性を向上させる方法も
提案されている。
向上させる試みが、従来から様々な角度からなされてお
り、例えば特開昭５０−７５１１１号では、ＭｎＳ中に
Ｚｒを固溶させて（Ｚｒ，Ｍｎ）Ｓとし、硫化物形態を
紡錘状に制御する方法が示されている。また、特公平５
−１５７７７号には、Ｃａの添加によって硫化物を（Ｃ
ａ，Ｍｎ）Ｓとして紡錘状に制御し、被削性を向上させ
る技術が提案されている。更に、特開平１０−２８７９
５３号には、同じくＣａを添加して硫化物を形態制御す
ると共に、被削性に有害な硬質酸化物を硫化物で包んで
無害化させることによって、被削性を向上させる方法も
提案されている。
【０００４】本発明者らも、機械構造用鋼の被削性を向
上させるべく、かねてより検討を進めており、その研究
の一環としてこれまで提案されている上記従来技術の効
果について確認した。その結果、上記した従来技術で
は、いずれも硫化物は紡錘状に制御できて工具寿命に関
してはそれなりの向上効果が発揮されることが判明し
た。しかしながら、実際の製造ライン（切削工程）の自
動運転で行なう際に要求される切り屑処理については、
期待する程の効果が発揮できす、却って低下する場合が
あることが明らかになった。
上させるべく、かねてより検討を進めており、その研究
の一環としてこれまで提案されている上記従来技術の効
果について確認した。その結果、上記した従来技術で
は、いずれも硫化物は紡錘状に制御できて工具寿命に関
してはそれなりの向上効果が発揮されることが判明し
た。しかしながら、実際の製造ライン（切削工程）の自
動運転で行なう際に要求される切り屑処理については、
期待する程の効果が発揮できす、却って低下する場合が
あることが明らかになった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な状況
の下でなされたものであり、その目的は、切削工程の自
動化において重要な特性である切り屑処理性を大幅に向
上させることができる機械構造用鋼を提供することにあ
る。
の下でなされたものであり、その目的は、切削工程の自
動化において重要な特性である切り屑処理性を大幅に向
上させることができる機械構造用鋼を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明の機械構造用鋼とは、Ｍｎ硫化物系介在物中の平均
酸素含有量が１０％以下である点に要旨を有するもので
ある。本発明の機械構造用鋼においては、Ｍｎ硫化物系
介在物中の平均酸素含有量を上記の様に規制する為に
は、希土類元素、ＣａおよびＭｇよりなる群から選択さ
れる１種以上を合計で０．０１％以下を含有させること
が好ましい。
発明の機械構造用鋼とは、Ｍｎ硫化物系介在物中の平均
酸素含有量が１０％以下である点に要旨を有するもので
ある。本発明の機械構造用鋼においては、Ｍｎ硫化物系
介在物中の平均酸素含有量を上記の様に規制する為に
は、希土類元素、ＣａおよびＭｇよりなる群から選択さ
れる１種以上を合計で０．０１％以下を含有させること
が好ましい。
【０００７】本発明の機械構造用鋼における基本的な化
学成分組成としては、Ｃ：０．０５〜０．７％、Ｓｉ：
２．５％以下（０％を含む）、Ｍｎ：０．１〜３％、Ａ
ｌ：０．１％以下（０％を含む）、Ｓ：０．００３〜
０．２％、Ｎ：０．００２〜０．０２５％、Ｏ：０．０
０３％以下（０％を含む）を夫々含有するものが挙げら
れる。
学成分組成としては、Ｃ：０．０５〜０．７％、Ｓｉ：
２．５％以下（０％を含む）、Ｍｎ：０．１〜３％、Ａ
ｌ：０．１％以下（０％を含む）、Ｓ：０．００３〜
０．２％、Ｎ：０．００２〜０．０２５％、Ｏ：０．０
０３％以下（０％を含む）を夫々含有するものが挙げら
れる。
【０００８】また、本発明の機械構造用鋼には、必要に
よって、（ａ）Ｃｒ：１．５％以下（０％を含まな
い）、Ｃｕ：２％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：２％
以下（０％を含まない）、Ｍｏ：１％以下（０％を含ま
ない）よりなる群から選択される１種以上、（ｂ）Ｔ
ｉ：０．３％以下（０％を含まない）、Ｖ：０．５％以
下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．３％以下（０％を含
まない）よりなる群から選択される１種以上、（ｃ）
Ｂ：０．０１％以下（０％を含まない）、（ｄ）Ｐｂ：
０．４％以下（０％を含まない）、Ｂｉ：０．４％以下
（０％を含まない）、Ｓｎ：０．４％以下（０％を含ま
ない）、Ｉｎ：０．４％以下（０％を含まない）よりな
る群から選択される１種以上、（ｅ）Ｔｅ：０．２％以
下（０％を含まない）および／またはＳｅ：０．３％以
下（０％を含まない）、等を含有させることも有効であ
る。
よって、（ａ）Ｃｒ：１．５％以下（０％を含まな
い）、Ｃｕ：２％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：２％
以下（０％を含まない）、Ｍｏ：１％以下（０％を含ま
ない）よりなる群から選択される１種以上、（ｂ）Ｔ
ｉ：０．３％以下（０％を含まない）、Ｖ：０．５％以
下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．３％以下（０％を含
まない）よりなる群から選択される１種以上、（ｃ）
Ｂ：０．０１％以下（０％を含まない）、（ｄ）Ｐｂ：
０．４％以下（０％を含まない）、Ｂｉ：０．４％以下
（０％を含まない）、Ｓｎ：０．４％以下（０％を含ま
ない）、Ｉｎ：０．４％以下（０％を含まない）よりな
る群から選択される１種以上、（ｅ）Ｔｅ：０．２％以
下（０％を含まない）および／またはＳｅ：０．３％以
下（０％を含まない）、等を含有させることも有効であ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記課題を解決す
るべく、特に切り屑分断性とＭｎ硫化物系介在物形態と
の関係について、様々な角度から検討した。その結果、
これまで提案されている硫化物を紡錘状に制御する方法
では、硫化物の変形能を低下させることによって形状を
丸く制御すると同時に、硫化物個数が減少してしまい、
切削過程において切り屑分断の起点となる応力集中源を
減らしてしまい、被削性のうちの切り屑処理性に関して
はその効果が発揮されないことが判明した。
るべく、特に切り屑分断性とＭｎ硫化物系介在物形態と
の関係について、様々な角度から検討した。その結果、
これまで提案されている硫化物を紡錘状に制御する方法
では、硫化物の変形能を低下させることによって形状を
丸く制御すると同時に、硫化物個数が減少してしまい、
切削過程において切り屑分断の起点となる応力集中源を
減らしてしまい、被削性のうちの切り屑処理性に関して
はその効果が発揮されないことが判明した。
【００１０】そこで本発明者らは、逆に硫化物の変形能
を向上させ、延性に富んだ組成に制御すれば、鋳造後の
熱間加工においてＭｎ硫化物系介在物が微細に分散し
て、応力集中源を増加させることができるとの着想が得
られた。そして、延性に富んだ硫化物に制御する為に
は、硫化物中の平均酸素含有量を１０％以下となる様に
することによって達成されることを見出し、本発明を完
成した。
を向上させ、延性に富んだ組成に制御すれば、鋳造後の
熱間加工においてＭｎ硫化物系介在物が微細に分散し
て、応力集中源を増加させることができるとの着想が得
られた。そして、延性に富んだ硫化物に制御する為に
は、硫化物中の平均酸素含有量を１０％以下となる様に
することによって達成されることを見出し、本発明を完
成した。
【００１１】また本発明者らが検討したところによれ
ば、Ｍｎ硫化物系介在物中の平均酸素含有量を１０％以
下に制御する為には、鋼の製造工程において、鋳造前段
階で最終製品の要求特性が得られる成分に調整した後、
鋳造直前に各種希土類元素，Ｃａ，Ｍｇ等を添加して、
更に脱酸を行なう様にすれば、溶鋼中の酸素含有量が減
少し、その後生成する硫化物中の酸素含有量を制御でき
ることを突き止めた。
ば、Ｍｎ硫化物系介在物中の平均酸素含有量を１０％以
下に制御する為には、鋼の製造工程において、鋳造前段
階で最終製品の要求特性が得られる成分に調整した後、
鋳造直前に各種希土類元素，Ｃａ，Ｍｇ等を添加して、
更に脱酸を行なう様にすれば、溶鋼中の酸素含有量が減
少し、その後生成する硫化物中の酸素含有量を制御でき
ることを突き止めた。
【００１２】上記希土類元素，ＣａおよびＭｇ等の添加
成分は、鋼中の酸素レベルを下げることが目的であっ
て、多く歩留まらせる必要はなく、鋼中に微量歩留まれ
ば良い。逆に、これらの元素が０．０１％を超えて過剰
になると硫化物系介在物が大型で析出し、その結果とし
てＭｎ硫化物系介在物の個数を減少させることになるの
で、希土類元素，ＣａおよびＭｇ等の添加は０．０１％
以下の範囲に抑制する必要がある。
成分は、鋼中の酸素レベルを下げることが目的であっ
て、多く歩留まらせる必要はなく、鋼中に微量歩留まれ
ば良い。逆に、これらの元素が０．０１％を超えて過剰
になると硫化物系介在物が大型で析出し、その結果とし
てＭｎ硫化物系介在物の個数を減少させることになるの
で、希土類元素，ＣａおよびＭｇ等の添加は０．０１％
以下の範囲に抑制する必要がある。
【００１３】尚、本発明で対象とするＭｎ硫化物系介在
物とは、ＭｎＳを主体としたものであるが、他の添加元
素Ｘを固溶した複合の介在物が（Ｍｎ，Ｘ）Ｓとして存
在するものも含むものである。このときの添加元素Ｘと
しては、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等が挙げ
られる。また、Ａｌ2Ｏ3等の酸化物が核となっているＭ
ｎＳ系介在物が存在している場合は、酸化物以外の硫化
物の部分を硫化物系介在物として考慮できる。
物とは、ＭｎＳを主体としたものであるが、他の添加元
素Ｘを固溶した複合の介在物が（Ｍｎ，Ｘ）Ｓとして存
在するものも含むものである。このときの添加元素Ｘと
しては、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等が挙げ
られる。また、Ａｌ2Ｏ3等の酸化物が核となっているＭ
ｎＳ系介在物が存在している場合は、酸化物以外の硫化
物の部分を硫化物系介在物として考慮できる。
【００１４】本発明で対象とする鋼材の種類については
特に限定されるものではなく、例えばＪＩＳ Ｇ ４０
５１に規定される機械構造用炭素鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ
４１０２に規定されるニッケルクロム鋼鋼材、ＪＩＳ
Ｇ ４１０３に規定されるニッケルクロムモリブデン鋼
鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０４に規定されるクロム鋼鋼
材、ＪＩＳ Ｇ ４１０５に規定されるクロムモリブデ
ン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ４1０6に規定される機械構造用マ
ンガンクロム鋼鋼材等に適用できる。また、これらの他
にも、ボロン鋼鋼材、熱間鍛造型非調質鋼鋼材等にも適
用できる。
特に限定されるものではなく、例えばＪＩＳ Ｇ ４０
５１に規定される機械構造用炭素鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ
４１０２に規定されるニッケルクロム鋼鋼材、ＪＩＳ
Ｇ ４１０３に規定されるニッケルクロムモリブデン鋼
鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０４に規定されるクロム鋼鋼
材、ＪＩＳ Ｇ ４１０５に規定されるクロムモリブデ
ン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ４1０6に規定される機械構造用マ
ンガンクロム鋼鋼材等に適用できる。また、これらの他
にも、ボロン鋼鋼材、熱間鍛造型非調質鋼鋼材等にも適
用できる。
【００１５】本発明の機械構造用鋼における基本的な成
分であるＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓ，ＮおよびＯ等の好
ましい範囲およびその理由は下記の通りである。
分であるＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓ，ＮおよびＯ等の好
ましい範囲およびその理由は下記の通りである。
【００１６】Ｃ：０．０５〜０．７％ Ｃは、最終製品の強度を確保するのに最も重要な元素で
あり、こうした効果を発揮させる為には、Ｃ含有量は
０．０５％以上とするのが好ましい。しかしながら、Ｃ
含有量が過剰になると靭性が低下すると共に、硬くなり
過ぎて工具寿命等の被削性が悪くなるので、０．７％以
下にすることが好ましい。尚Ｃ含有量のより好ましい下
限は０．０８％であり、より好ましい上限は０．６％で
ある。
あり、こうした効果を発揮させる為には、Ｃ含有量は
０．０５％以上とするのが好ましい。しかしながら、Ｃ
含有量が過剰になると靭性が低下すると共に、硬くなり
過ぎて工具寿命等の被削性が悪くなるので、０．７％以
下にすることが好ましい。尚Ｃ含有量のより好ましい下
限は０．０８％であり、より好ましい上限は０．６％で
ある。
【００１７】Ｓｉ：２．５％以下（０％を含む） Ｓｉは、脱酸元素として有効である上に、固溶強化によ
り部品の強度に有効に作用する。しかしながら、Ｓｉの
含有量が過剰になると被削性に悪影響が出てくるので
２．５％以下とすることが好ましい。尚Ｓｉ含有量のよ
り好ましい上限は１．５％である。
り部品の強度に有効に作用する。しかしながら、Ｓｉの
含有量が過剰になると被削性に悪影響が出てくるので
２．５％以下とすることが好ましい。尚Ｓｉ含有量のよ
り好ましい上限は１．５％である。
【００１８】Ｍｎ：０．１〜３％ Ｍｎは、鋼材の焼入れ性を高めて強度増大に寄与するば
かりでなく、硫化物系介在物を形成して被削性向上にも
重要な元素である。こうした効果を発揮させる為には、
Ｍｎ含有量は０．１％以上とすることが好ましいが、過
剰になると被削性が低下するので、３％以下にするのが
良い。尚Ｍｎ含有量のより好ましい下限は０．３％であ
り、より好ましい上限は２．５％である。
かりでなく、硫化物系介在物を形成して被削性向上にも
重要な元素である。こうした効果を発揮させる為には、
Ｍｎ含有量は０．１％以上とすることが好ましいが、過
剰になると被削性が低下するので、３％以下にするのが
良い。尚Ｍｎ含有量のより好ましい下限は０．３％であ
り、より好ましい上限は２．５％である。
【００１９】Ａｌ：０．１％以下（０％を含む） Ａｌは、鋼材の溶製時の脱酸元素として重要であるほ
か、窒化物を形成してオーテナイト結晶粒の微細化に寄
与する。しかしながら、Ａｌの含有量が過剰になると逆
に結晶粒が粗大化して靭性に悪影響を及ぼすことになる
ので、０．１％以下とするのが良い。尚Ａｌ含有量のよ
り好ましい上限は０．００６％である。
か、窒化物を形成してオーテナイト結晶粒の微細化に寄
与する。しかしながら、Ａｌの含有量が過剰になると逆
に結晶粒が粗大化して靭性に悪影響を及ぼすことになる
ので、０．１％以下とするのが良い。尚Ａｌ含有量のよ
り好ましい上限は０．００６％である。
【００２０】Ｓ：０．００３〜０．２％ Ｓは、ＭｎＳ等の硫化物系介在物を形成し、被削性を向
上させる為に有用な元素であり、こうした効果を発揮さ
せる為には０．００３％以上含有させることが好まし
い。しかしながら、Ｓの量が過剰になると熱間鍛造や冷
間鍛造時の割れ発生の起点となって変形能を低下させる
ので、０．２％以下とするのが良い。尚Ｓ含有量のより
好ましい下限は０．０１％であり、より好ましい上限は
０．１５％である。
上させる為に有用な元素であり、こうした効果を発揮さ
せる為には０．００３％以上含有させることが好まし
い。しかしながら、Ｓの量が過剰になると熱間鍛造や冷
間鍛造時の割れ発生の起点となって変形能を低下させる
ので、０．２％以下とするのが良い。尚Ｓ含有量のより
好ましい下限は０．０１％であり、より好ましい上限は
０．１５％である。
【００２１】Ｎ：０．００２〜０．０２５％ Ｎは、ＡｌやＴｉ等の窒化物を形成し、オーステナイト
結晶粒を微細化し、靭性や疲労強度を高めるのに有効に
作用する。こうした効果を発揮させる為には、Ｎ含有量
は０．００２％以上とすることが好ましい。しかしなが
ら、Ｎ含有量が過剰になると逆に靭性を低下させるの
で、０．０２５％以下とするのが好ましい。尚Ｎ含有量
のより好ましい下限は０．００３％であり、より好まし
い上限は０．０２％である。
結晶粒を微細化し、靭性や疲労強度を高めるのに有効に
作用する。こうした効果を発揮させる為には、Ｎ含有量
は０．００２％以上とすることが好ましい。しかしなが
ら、Ｎ含有量が過剰になると逆に靭性を低下させるの
で、０．０２５％以下とするのが好ましい。尚Ｎ含有量
のより好ましい下限は０．００３％であり、より好まし
い上限は０．０２％である。
【００２２】Ｏ：０．００３％以下（０％を含む） Ｏは、Ａｌ2Ｏ3等の硬質の酸化物として鋼中に存在し、
切削時に工具の摩耗を促進させるので、できるだけ低減
するのが良く、こうした観点から０．００３％以下とす
るのが好ましい。尚Ｏ含有量のより好ましい上限は０．
００２％である。
切削時に工具の摩耗を促進させるので、できるだけ低減
するのが良く、こうした観点から０．００３％以下とす
るのが好ましい。尚Ｏ含有量のより好ましい上限は０．
００２％である。
【００２３】本発明の機械構造用鋼の基本的な化学成分
組成の好ましい範囲は上記の通りであり、残部は実質的
にＦｅからなるものであるが、必要によって、（ａ）Ｃ
ｒ：１．５％以下（０％を含まない）、Ｃｕ：２％以下
（０％を含まない）、Ｎｉ：２％以下（０％を含まな
い）、Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）よりなる群か
ら選択される１種以上、（ｂ）Ｔｉ：０．３％以下（０
％を含まない）、Ｖ：０．５％以下（０％を含まな
い）、Ｎｂ：０．３％以下（０％を含まない）よりなる
群から選択される１種以上、（ｃ）Ｂ：０．０１％以下
（０％を含まない）、（ｄ）Ｐｂ：０．４％以下（０％
を含まない）、Ｂｉ：０．４％以下（０％を含まな
い）、Ｓｎ：０．４％以下（０％を含まない）、Ｉｎ：
０．４％以下（０％を含まない）よりなる群から選択さ
れる１種以上、（ｅ）Ｔｅ：０．２％以下（０％を含ま
ない）および／またはＳｅ：０．３％以下（０％を含ま
ない）、等を含有させることも有効である。これらを添
加するときの各成分の範囲限定理由は下記の通りであ
る。
組成の好ましい範囲は上記の通りであり、残部は実質的
にＦｅからなるものであるが、必要によって、（ａ）Ｃ
ｒ：１．５％以下（０％を含まない）、Ｃｕ：２％以下
（０％を含まない）、Ｎｉ：２％以下（０％を含まな
い）、Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）よりなる群か
ら選択される１種以上、（ｂ）Ｔｉ：０．３％以下（０
％を含まない）、Ｖ：０．５％以下（０％を含まな
い）、Ｎｂ：０．３％以下（０％を含まない）よりなる
群から選択される１種以上、（ｃ）Ｂ：０．０１％以下
（０％を含まない）、（ｄ）Ｐｂ：０．４％以下（０％
を含まない）、Ｂｉ：０．４％以下（０％を含まな
い）、Ｓｎ：０．４％以下（０％を含まない）、Ｉｎ：
０．４％以下（０％を含まない）よりなる群から選択さ
れる１種以上、（ｅ）Ｔｅ：０．２％以下（０％を含ま
ない）および／またはＳｅ：０．３％以下（０％を含ま
ない）、等を含有させることも有効である。これらを添
加するときの各成分の範囲限定理由は下記の通りであ
る。
【００２４】Ｃｒ：１．５％以下（０％を含まない）、
Ｃｕ：２％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．２％以
下（０％を含まない）、Ｍｏ：１％以下（０％を含まな
い）よりなる群から選択される１種以上 Ｃｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏは、いずれも強度を確保するの
に有用な元素であるが、これらの含有量が多くなり過ぎ
ると被削性が低下する等といった悪影響を及ぼすので、
用途に応じて適性量を添加することがましい。こうした
観点から、上記の範囲で含有させるのが良い。
Ｃｕ：２％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．２％以
下（０％を含まない）、Ｍｏ：１％以下（０％を含まな
い）よりなる群から選択される１種以上 Ｃｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏは、いずれも強度を確保するの
に有用な元素であるが、これらの含有量が多くなり過ぎ
ると被削性が低下する等といった悪影響を及ぼすので、
用途に応じて適性量を添加することがましい。こうした
観点から、上記の範囲で含有させるのが良い。
【００２５】Ｔｉ：０．３％以下（０％を含まいな
い）、Ｖ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：
０．３％以下（０％を含まない）よりなる群から選択さ
れる１種以上 これらの元素は、調質後の組織の微細化、強度・靭性バ
ランスの向上に有効である。また非調質鋼でも強度を大
幅に向上させると共に、組織も微細化して靭性を向上さ
せるのに有効である。しかしながら、過剰に含有させて
も却って被削性に悪影響を及ぼすので、上記の範囲で含
有させるのが良い。
い）、Ｖ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：
０．３％以下（０％を含まない）よりなる群から選択さ
れる１種以上 これらの元素は、調質後の組織の微細化、強度・靭性バ
ランスの向上に有効である。また非調質鋼でも強度を大
幅に向上させると共に、組織も微細化して靭性を向上さ
せるのに有効である。しかしながら、過剰に含有させて
も却って被削性に悪影響を及ぼすので、上記の範囲で含
有させるのが良い。
【００２６】Ｂ：０．０１％以下（０％を含まない） Ｂは、微量で焼入れ性を確保できる元素であるが、過剰
に含有させてもその効果が飽和するので、その含有量は
０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下とす
るのが良い。尚Ｂによる上記の効果を発揮させる為に
は、少なくとも０．０００３％以上含有させることが好
ましく、より好ましくは０．０００５％以上とするのが
良い。
に含有させてもその効果が飽和するので、その含有量は
０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下とす
るのが良い。尚Ｂによる上記の効果を発揮させる為に
は、少なくとも０．０００３％以上含有させることが好
ましく、より好ましくは０．０００５％以上とするのが
良い。
【００２７】Ｐｂ：０．４％以下（０％を含まない）、
Ｂｉ：０．４％以下（０％を含まない）、Ｓｎ：０．４
％以下（０％を含まない）、Ｉｎ：０．４％以下（０％
を含まない）よりなる群から選択される１種以上 Ｐｂ，Ｂｉ，ＳｎおよびＩｎ等の低融点金属は、被削性
を向上させるのに非常に有効な元素である。しかしなが
ら、過剰に含有させても被削性向上効果は飽和し、また
靭性が大きく劣化するので、上記の範囲で含有させるの
が良い。
Ｂｉ：０．４％以下（０％を含まない）、Ｓｎ：０．４
％以下（０％を含まない）、Ｉｎ：０．４％以下（０％
を含まない）よりなる群から選択される１種以上 Ｐｂ，Ｂｉ，ＳｎおよびＩｎ等の低融点金属は、被削性
を向上させるのに非常に有効な元素である。しかしなが
ら、過剰に含有させても被削性向上効果は飽和し、また
靭性が大きく劣化するので、上記の範囲で含有させるの
が良い。
【００２８】Ｔｅ：０．２％以下（０％を含まない）お
よび／またはＳｅ：０．３％以下（０％を含まない） ＴｅとＳｅは共に良く知られた被削性向上元素である
が、過剰に含有させると熱間加工時に延性が低下し、割
れが発生し易くなるので、含有量はＴｅで０．２％以
下、Ｓｅで０．３％以下とすべきである。
よび／またはＳｅ：０．３％以下（０％を含まない） ＴｅとＳｅは共に良く知られた被削性向上元素である
が、過剰に含有させると熱間加工時に延性が低下し、割
れが発生し易くなるので、含有量はＴｅで０．２％以
下、Ｓｅで０．３％以下とすべきである。
【００２９】尚本発明の機械構造用鋼には、上記の各種
成分以外にも快削鋼の特性を阻害しない程度の微量成分
を含み得るものであり、こうした快削鋼も本発明の技術
的範囲に含まれるものである。上記微量成分としては、
Ａｓ，Ｓｂ，Ｐ等の不純物、特に不可避的不純物が挙げ
られる。
成分以外にも快削鋼の特性を阻害しない程度の微量成分
を含み得るものであり、こうした快削鋼も本発明の技術
的範囲に含まれるものである。上記微量成分としては、
Ａｓ，Ｓｂ，Ｐ等の不純物、特に不可避的不純物が挙げ
られる。
【００３０】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００３１】
【実施例】下記表１（発明鋼）および表２（比較鋼）に
示す化学成分組成の各種機械構造用鋼を溶製、鋳造後、
９．５ｍｍφの棒鋼に圧延して熱処理して供試材とし、
得られた各供試材について切削試験を行なった。
示す化学成分組成の各種機械構造用鋼を溶製、鋳造後、
９．５ｍｍφの棒鋼に圧延して熱処理して供試材とし、
得られた各供試材について切削試験を行なった。
【００３２】下記表１、２において、発明鋼と比較鋼の
略番の数値が同じものは、同じ成分系とし、夫々の成分
系にて本発明の効果を確認できる様にしたものである。
即ち、発明鋼１〜４および比較鋼Ｃ１〜Ｃ４は、Ｓ４５
ＣをベースとしてＳ含有量を変化させたものであり、発
明鋼２と２’、および発明鋼３と３’は、夫々同一成分
系のものを、溶製、鋳造前に添加する最終脱酸元素の種
類を変えたものである。
略番の数値が同じものは、同じ成分系とし、夫々の成分
系にて本発明の効果を確認できる様にしたものである。
即ち、発明鋼１〜４および比較鋼Ｃ１〜Ｃ４は、Ｓ４５
ＣをベースとしてＳ含有量を変化させたものであり、発
明鋼２と２’、および発明鋼３と３’は、夫々同一成分
系のものを、溶製、鋳造前に添加する最終脱酸元素の種
類を変えたものである。
【００３３】また、発明鋼５〜１０および比較鋼Ｃ５〜
Ｃ１０は、同じくＳ４５ＣをベースとしてＳを添加した
鋼材に、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔｅ，Ｓｅ等の被削
性向上元素を添加したものである。発明鋼１１〜１６お
よび比較鋼Ｃ１１〜Ｃ１６は、ＳＣＭ，ＳＣＲ等の各種
合金鋼やボロン鋼を用いたものである。発明鋼１７〜２
３および比較鋼Ｃ１７〜Ｃ２３は、熱間鍛造若しくは温
間鍛造用非調質鋼を用いて本発明の効果を確認したもの
である。
Ｃ１０は、同じくＳ４５ＣをベースとしてＳを添加した
鋼材に、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔｅ，Ｓｅ等の被削
性向上元素を添加したものである。発明鋼１１〜１６お
よび比較鋼Ｃ１１〜Ｃ１６は、ＳＣＭ，ＳＣＲ等の各種
合金鋼やボロン鋼を用いたものである。発明鋼１７〜２
３および比較鋼Ｃ１７〜Ｃ２３は、熱間鍛造若しくは温
間鍛造用非調質鋼を用いて本発明の効果を確認したもの
である。
【００３４】尚表１、２における希土類元素（ＲＥＭ）
は、その合計量を示しており、本発明ではＬａ，Ｃｅ，
Ｐｒ，Ｎｄを分析したものである。
は、その合計量を示しており、本発明ではＬａ，Ｃｅ，
Ｐｒ，Ｎｄを分析したものである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】このときの切削試験は、次の様にして行な
った。発明鋼１〜１６、および比較鋼Ｃ１〜Ｃ１６につ
いては、圧延した後長さ：４０ｍｍに切断し、油冷（８
５０℃×１時間）→水冷（５５０℃×２時間）にて焼入
れ・焼戻し処理した。引き続き、Ｄ／８位置を、１０ｍ
ｍφのハイスドリルを用いて穴あけ加工を実施し、得ら
れた切り屑について１ｇ当たりの切り屑個数を求め、こ
の値の大小にて切り屑処理性を評価した。また、発明鋼
１７〜２３、および比較鋼Ｃ１７〜Ｃ２３については、
圧延した後に長さ：４０ｍｍに切断し、１２００℃×２
０分で空冷の熱処理を施し、上記と同様にして切削試験
を実施した。この結果を、下記表３、４に示す。尚、切
削試験の詳細な条件は、下記の通りである。
った。発明鋼１〜１６、および比較鋼Ｃ１〜Ｃ１６につ
いては、圧延した後長さ：４０ｍｍに切断し、油冷（８
５０℃×１時間）→水冷（５５０℃×２時間）にて焼入
れ・焼戻し処理した。引き続き、Ｄ／８位置を、１０ｍ
ｍφのハイスドリルを用いて穴あけ加工を実施し、得ら
れた切り屑について１ｇ当たりの切り屑個数を求め、こ
の値の大小にて切り屑処理性を評価した。また、発明鋼
１７〜２３、および比較鋼Ｃ１７〜Ｃ２３については、
圧延した後に長さ：４０ｍｍに切断し、１２００℃×２
０分で空冷の熱処理を施し、上記と同様にして切削試験
を実施した。この結果を、下記表３、４に示す。尚、切
削試験の詳細な条件は、下記の通りである。
【００３８】<切削試験条件> 工具：１０ｍｍφのストレートドリル（ＳＫＨ５１，表
面コーティングなし） 切削速度：２０ｍ／ｍｉｍ 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ 穴深さ：３０ｍｍ 切削油：なし（乾式） 切削性評価：単位重量当たりの切り屑個数（個／ｇ）
面コーティングなし） 切削速度：２０ｍ／ｍｉｍ 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ 穴深さ：３０ｍｍ 切削油：なし（乾式） 切削性評価：単位重量当たりの切り屑個数（個／ｇ）
【００３９】また、各供試材についてＭｎ硫化物系介在
物中の酸素含有量を、次の様にして求めた。即ち、各鋼
種を５０ｍｍφに圧延した後、縦断面切断、樹脂埋込み
サンプルを作製して研磨し、切削試験を実施したＤ／８
位置より無作為にＭｎ硫化物中の酸素含有量をＥＰＭＡ
にて測定し、各サンプルの酸素含有量の平均値を算出し
た。この結果を、下記表３、４に示す。
物中の酸素含有量を、次の様にして求めた。即ち、各鋼
種を５０ｍｍφに圧延した後、縦断面切断、樹脂埋込み
サンプルを作製して研磨し、切削試験を実施したＤ／８
位置より無作為にＭｎ硫化物中の酸素含有量をＥＰＭＡ
にて測定し、各サンプルの酸素含有量の平均値を算出し
た。この結果を、下記表３、４に示す。
【００４０】尚測定するＭｎＳ硫化物系介在物が小さい
場合、マトリックスのＦｅの影響を受け、実際の介在物
中の酸素量よりも測定値が小さくなることがあるので、
比較的大きな介在物を測定対象とし、更に測定値がマト
リックスのＦｅの影響を受けていると思われる場合に
は、Ｆｅ量を無視してＦｅ以外の測定値の合計が１００
％となる様に補正した。
場合、マトリックスのＦｅの影響を受け、実際の介在物
中の酸素量よりも測定値が小さくなることがあるので、
比較的大きな介在物を測定対象とし、更に測定値がマト
リックスのＦｅの影響を受けていると思われる場合に
は、Ｆｅ量を無視してＦｅ以外の測定値の合計が１００
％となる様に補正した。
【００４１】本発明者らは、本発明の骨子であるＭｎ硫
化物系介在物の平均酸素含有量により、実際にその形態
が制御されていることを確認する為に、介在物の個数に
ついても測定した。このとき、ＥＰＭＡ分析を実施した
サンプルを用い、Ｄ／８位置での面積１ｍｍ2の視野に
ついて、光学顕微鏡の倍率を２００倍として観察し、Ｃ
ＣＤカメラにて３倍に拡大して取り込んだ画像を、画像
解析にて測定した。尚測定した介在物の大きさは、長さ
および幅ともに０．５μｍ以上のものとした。この結果
を下記表３、４に示すが、本発明鋼のＭｎＳ硫化物系介
在物の個数は、介在物中の酸素含有量を制御することに
よって、比較鋼に比べて増大していることがわかる。
化物系介在物の平均酸素含有量により、実際にその形態
が制御されていることを確認する為に、介在物の個数に
ついても測定した。このとき、ＥＰＭＡ分析を実施した
サンプルを用い、Ｄ／８位置での面積１ｍｍ2の視野に
ついて、光学顕微鏡の倍率を２００倍として観察し、Ｃ
ＣＤカメラにて３倍に拡大して取り込んだ画像を、画像
解析にて測定した。尚測定した介在物の大きさは、長さ
および幅ともに０．５μｍ以上のものとした。この結果
を下記表３、４に示すが、本発明鋼のＭｎＳ硫化物系介
在物の個数は、介在物中の酸素含有量を制御することに
よって、比較鋼に比べて増大していることがわかる。
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】上記表３、４のデータに基づき、切り屑処
理性の評価結果を図１〜４にまとめて示す。まず発明鋼
１〜４、および比較鋼Ｃ１〜４の結果を図１に示すが、
本発明鋼の切り屑処理性は比較鋼よりも優れていること
が分かる。
理性の評価結果を図１〜４にまとめて示す。まず発明鋼
１〜４、および比較鋼Ｃ１〜４の結果を図１に示すが、
本発明鋼の切り屑処理性は比較鋼よりも優れていること
が分かる。
【００４５】また、発明鋼５〜１０、および比較鋼Ｃ５
〜１０については、Ｓ以外の快削元素を添加しているた
めに、各々同一成分系同士で切り屑処理性を比較した。
その結果を図２にまとめて示すが、本発明鋼の効果が確
認できる。
〜１０については、Ｓ以外の快削元素を添加しているた
めに、各々同一成分系同士で切り屑処理性を比較した。
その結果を図２にまとめて示すが、本発明鋼の効果が確
認できる。
【００４６】以下、同様にして発明鋼１１〜１６、およ
び比較鋼Ｃ１１〜１６の結果を図３に、発明鋼１７〜２
３、および比較鋼Ｃ１７〜２３の結果を図４に夫々示す
が、いずれにおいても本発明鋼が切り屑処理性に優れて
いることが分かる。
び比較鋼Ｃ１１〜１６の結果を図３に、発明鋼１７〜２
３、および比較鋼Ｃ１７〜２３の結果を図４に夫々示す
が、いずれにおいても本発明鋼が切り屑処理性に優れて
いることが分かる。
【００４７】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ｍ
ｎ硫化物系介在物の形態を最適な状態に制御することに
よって、被削性、特に切り屑処理製を向上させることが
可能となった。こうした機械構造用鋼の実現によって、
被削性がより優れた機械構造用鋼を供給することが可能
となり、切削工程の自動化に大きく貢献できるものと期
待できる。
ｎ硫化物系介在物の形態を最適な状態に制御することに
よって、被削性、特に切り屑処理製を向上させることが
可能となった。こうした機械構造用鋼の実現によって、
被削性がより優れた機械構造用鋼を供給することが可能
となり、切削工程の自動化に大きく貢献できるものと期
待できる。
【図１】切り屑処理性の評価結果について、発明鋼１〜
４と比較鋼Ｃ１〜Ｃ４を比較して示したグラフである。
４と比較鋼Ｃ１〜Ｃ４を比較して示したグラフである。
【図２】切り屑処理性の評価結果について、発明鋼５〜
１０と比較鋼Ｃ５〜Ｃ１０を比較して示したグラフであ
る。
１０と比較鋼Ｃ５〜Ｃ１０を比較して示したグラフであ
る。
【図３】切り屑処理性の評価結果について、発明鋼１１
〜１６と比較鋼Ｃ１１〜Ｃ１６を比較して示したグラフ
である。
〜１６と比較鋼Ｃ１１〜Ｃ１６を比較して示したグラフ
である。
【図４】切り屑処理性の評価結果について、発明鋼１７
〜２３と比較鋼Ｃ１７〜Ｃ２３を比較して示したグラフ
である。
〜２３と比較鋼Ｃ１７〜Ｃ２３を比較して示したグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 家口 浩 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 土田 武広 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 尾崎 勝彦 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｍｎ硫化物系介在物中の平均酸素含有量
が１０％（質量％の意味、以下同じ）以下であることを
特徴とする切り屑処理性に優れた機械構造用鋼。 - 【請求項２】 希土類元素、ＣａおよびＭｇよりなる群
から選択される１種以上を合計で０．０１％以下を含有
する請求項１に記載の機械構造用鋼。 - 【請求項３】 Ｃ：０．０５〜０．７％、Ｓｉ：２．５
％以下（０％を含む）、Ｍｎ：０．１〜３％、Ａｌ：
０．１％以下（０％を含む）、Ｓ：０．００３〜０．２
％、Ｎ：０．００２〜０．０２５％、Ｏ：０．００３％
以下（０％を含む）を夫々含有するものである請求項１
または２に記載の機械構造用鋼。 - 【請求項４】 更に、Ｃｒ：１．５％以下（０％を含ま
ない）、Ｃｕ：２％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：２
％以下（０％を含まない）、Ｍｏ：１％以下（０％を含
まない）よりなる群から選択される１種以上を含有する
請求項３に記載の機械構造用鋼。 - 【請求項５】 更に、Ｔｉ：０．３％以下（０％を含ま
ない）、Ｖ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：
０．３％以下（０％を含まない）よりなる群から選択さ
れる１種以上を含有する請求項３または４に記載の機械
構造用鋼。 - 【請求項６】 更に、Ｂ：０．０１％以下（０％を含ま
ない）を含有するものである請求項３〜５のいずれかに
記載の機械構造用鋼。 - 【請求項７】 更に、Ｐｂ：０．４％以下（０％を含ま
ない）、Ｂｉ：０．４％以下（０％を含まない）、Ｓ
ｎ：０．４％以下（０％を含まない）、Ｉｎ：０．４％
以下（０％を含まない）よりなる群から選択される１種
以上を含有する請求項３〜６のいずれかに記載の機械構
造用鋼。 - 【請求項８】 更に、Ｔｅ：０．２％以下（０％を含ま
ない）および／またはＳｅ：０．３％以下（０％を含ま
ない）を含有する請求項３〜７のいずれかに記載の機械
構造用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31436699A JP2001131684A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 切り屑処理性に優れた機械構造用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31436699A JP2001131684A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 切り屑処理性に優れた機械構造用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001131684A true JP2001131684A (ja) | 2001-05-15 |
Family
ID=18052481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31436699A Pending JP2001131684A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 切り屑処理性に優れた機械構造用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001131684A (ja) |
Cited By (17)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002155312A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-05-31 | Kobe Steel Ltd | 硫化物系介在物の形態制御方法 |
| FR2830261A1 (fr) * | 2001-10-01 | 2003-04-04 | Sumitomo Metal Ind | Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines et procede d'elaboration d'un tel acier |
| US6797231B2 (en) | 2001-11-15 | 2004-09-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel for machine structural use |
| JP2004332078A (ja) * | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 切屑処理性に優れた機械構造用快削鋼 |
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-
1999
- 1999-11-04 JP JP31436699A patent/JP2001131684A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031111 |