JP2001152281A - Free cutting steel - Google Patents

Free cutting steel

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JP2001152281A
JP2001152281A JP33559499A JP33559499A JP2001152281A JP 2001152281 A JP2001152281 A JP 2001152281A JP 33559499 A JP33559499 A JP 33559499A JP 33559499 A JP33559499 A JP 33559499A JP 2001152281 A JP2001152281 A JP 2001152281A
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JP
Japan
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less
steel
machinability
cutting
free
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Application number
JP33559499A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Omori
靖浩 大森
Toshiyuki Hoshino
俊幸 星野
Kenichi Amano
虔一 天野
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a free cutting steel excellent in machinability as-rolled and moreover free from any problems from the viewpoint of environmental hygiene in the producing process without using lead. SOLUTION: This steel has a componential composition containing, by weight, <0.05% C, <0.05% Si, 0.1 to 4.0% Mn, >0.15 to 0.5% S, 0.003 to 0.3% Ti, 0.0003 to <0.0040% 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および切り屑処理性の有
利な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 is intended to advantageously improve the tool life and 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
ることから、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, this method has a problem that it is not necessarily an economical method because it is necessary to graphitize C in steel and heat treatment is indispensable as a pretreatment thereof.

【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。 1) 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
とくに顕著となる。
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 machinability as lead-added steel as rolled without adding lead. I got 1) By reducing cementite in steel, tool wear is reduced and tool life is improved. Here, the effect of reducing tool wear becomes particularly remarkable when the C content is reduced to less than 0.05 wt%.

【0007】2) 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、(a) Bを0.0003
wt%以上、0.0040wt%未満の範囲で添加するおよび(b)
Tiを0.003 〜0.3 wt%、Sを0.15wt%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。
2) 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, (a) B is 0.0003
(b) added in the range of not less than 0.0040 wt% and wt%
It is particularly effective to take the two measures of adding Ti in an amount exceeding 0.003 to 0.3 wt% and S in excess of 0.15 wt%.

【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が促進される。また、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 generation of cracks 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】3) 上記1) に加えて、工具寿命の向上に
は、適量のMnおよびBの添加が有効である。この理由
は、Mn,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。
3) In addition to the above 1), addition of appropriate amounts of Mn and B is effective for improving the tool life. The reason is that the addition of Mn and B forms a bainite structure in the structure, which is harder than ferrite, and in which the carbides in the bainite structure have accumulated cementite on a flat plate having a random orientation. Due to the structure, it is difficult to deform 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, making chip generation easy 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】4) 上記1) および3) に加え、工具寿命
の向上にはSiの低減が顕著な効果がある。というのは、
Siは酸化物形成元素であり、SiO2を生成するが、Siの低
減により、鋼中OはMnと結合してMnOを生成するように
なる。これによりMnO上にMnSが生成し、MnO−MnS複
合介在物が形成される。MnO−MnS複合介在物は圧延で
伸延しづらく、比較的球状に近い形状で存在するため、
切削加工時に応力集中源として作用し切削抵抗を低下さ
せることにより工具寿命が向上する。従って、Si量を0.
05wt%未満に制限することにより、MnO−MnS複合介在
物が生成して、切削加工時における切削抵抗が低下し、
工具寿命が向上する。この発明は、上記の知見に立脚す
るものである。
4) In addition to the above 1) and 3), the reduction of Si has a remarkable effect on the improvement of tool life. I mean,
Si is an oxide-forming element and generates SiO 2 , but the reduction of Si causes O in the steel to combine with Mn to generate MnO. Thereby, MnS is generated on MnO, and a MnO-MnS composite inclusion is formed. Since the MnO-MnS composite inclusions are difficult to elongate by rolling and exist in a relatively spherical shape,
The tool life is improved by acting as a stress concentration source during cutting and reducing cutting resistance. Therefore, the amount of Si is 0.
By limiting the content to less than 05 wt%, MnO-MnS composite inclusions are generated and the cutting resistance during cutting is reduced,
Tool life is improved. The present invention is based on the above findings.

【0011】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:0.05wt%未満、 Mn:0.1 〜4.0 wt%、 S:0.15wt%超え、0.5 wt%以下、 Ti:0.003 〜0.3 wt%および B:0.0003wt%以上、0.0040wt%未満 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。
That is, the gist of the present invention is as follows. 1. C: less than 0.05 wt%, Si: less than 0.05 wt%, Mn: 0.1 to 4.0 wt%, S: more than 0.15 wt%, 0.5 wt% or less, Ti: 0.003 to 0.3 wt% and B: 0.0003 wt% or more, 0.0040 A free-cutting steel containing less than wt%, with the balance being Fe and inevitable impurities.

【0012】2.上記1において、鋼が、さらに Cu:2.0 wt%以下、 Ni:2.0 wt%以下、 Cr:3.0 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種以上を含有する組成に
なることを特徴とする快削鋼。
2. In the above item 1, the steel further comprises one selected from the group consisting of Cu: 2.0 wt% or less, Ni: 2.0 wt% or less, Cr: 3.0 wt% or less, Mo: 2.0 wt% or less, and Nb: 0.10 wt% or less. A free-cutting steel characterized by having a composition containing two or more types.

【0013】3.上記1または2において、鋼が、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種を含有する組成になる
ことを特徴とする快削鋼。
3. The free-cutting steel according to 1 or 2, wherein the steel further has a composition containing one or two selected from W: 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、鋼が、
さらに P:0.2 wt%以下、 Te:0.2 wt%以下、 Se:0.2 wt%以下、 Sn:0.3 wt%以下、 Zr:0.2 wt%以下、 Ca:0.02wt%以下、 REM:0.02wt%以下、 Bi: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種を含有する組成になる
ことを特徴とする快削鋼。
4. In the above 1, 2 or 3, the steel is
Furthermore, P: 0.2 wt% or less, Te: 0.2 wt% or less, Se: 0.2 wt% or less, Sn: 0.3 wt% or less, Zr: 0.2 wt% or less, Ca: 0.02 wt% or less, REM: 0.02 wt% or less, A free-cutting steel having a composition containing at least one selected from the group consisting of Bi: 0.3 wt% or less, Sb: 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、鋼
が、さらに Mg:0.02wt%以下、 Hf:0.1 wt%以下および Al:1.0 wt%以下 のうちから選んだ1種または2種以上を含有する組成に
なることを特徴とする快削鋼。
[0015] 5. In the above 1, 2, 3, or 4, the steel further has a composition containing one or more kinds selected from Mg: 0.02 wt% or less, Hf: 0.1 wt% or less, and Al: 1.0 wt% or less. Free-cutting steel characterized by becoming.

【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:0.05wt%未満 Siは、脱酸に有効な元素であるが、含有量が0.05wt%以
上になると、十分な切削抵抗の低下が図れず、工具寿命
の低下を招くので、Siは0.05wt%未満に制限した。
Si: less than 0.05 wt% Si is an effective element for deoxidation. However, if the content is 0.05 wt% or more, a sufficient reduction in cutting resistance cannot be achieved, leading to a reduction in tool life. Si was limited to less than 0.05 wt%.

【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。なお、好適範囲は 0.5〜2.5 wt%である。
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. The preferred range is 0.5 to 2.5 wt%.

【0019】S:0.15wt%超え、0.5 wt%以下 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0.15wt%以下ではその添
加効果に乏しく、一方 0.5wt%を超えて添加すると熱間
加工性の低下を招くので、Sは0.15wt%超え、0.5 wt%
以下の範囲に限定した。なお、好適範囲は 0.2〜0.4 wt
%である。
S: more than 0.15 wt% and not more than 0.5 wt% S combines with Mn, Ti, etc. in steel and becomes MnS, (Mn, Ti) S and TiS, and becomes a source of stress concentration during cutting. Is a useful element that facilitates cutting of chips and improves machinability. However, if the content is less than 0.15 wt%, the effect of the addition is poor. On the other hand, if the content exceeds 0.5 wt%, the hot workability is reduced, so that S exceeds 0.15 wt% and S exceeds 0.5 wt%.
It was limited to the following range. The preferred range is 0.2 to 0.4 wt.
%.

【0020】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、Ti添加の重要な作用として、TiSおよび(Mn,Ti)
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. Other important effects of Ti addition include TiS and (Mn, Ti)
S is generated and becomes a source of stress concentration in the chips, and has an effect of improving the chip disposability. However, the content
If the amount is less than 0.003 wt%, the effect of the addition is poor.
When added in excess of 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%.

【0021】B:0.0003wt%以上、0.0040wt%未満 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%以上添加しても
その効果は飽和に達し、むしろ成分コストの上昇を招く
ため、Bは0.0003wt%以上、0.0040wt%未満の範囲に限
定した。
B: 0.0003 wt% or more and less than 0.0040 wt% B segregates around TiS and (Mn, Ti) S, and suppresses plastic deformation of TiS and (Mn, Ti) S at the time of chip formation. Thus, the generation of cracks due to stress concentration is promoted, and the chip disposability is improved. 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, while if the content is 0.004 wt% or more, the effect reaches saturation, and the cost of the component is rather increased. The range was limited to less than wt%.

【0022】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,Cr, 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 basic components described above. First, one or more selected from Cu, Ni, Cr, Mo and Nb to improve hardenability, generate a bainite structure to improve machinability, and increase strength. Can be added.

【0023】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.

【0024】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 in order to improve machinability by forming a bainite structure by improving hardenability and secure strength. 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.

【0025】Cr:3.0 wt%以下 Crは、焼入性の向上により、ベイナイト組織の生成を促
進させ、ひいては被削性および強度を向上させる有用元
素である。しかしながら、3.0 wt%を超えて添加する
と、強度が上昇して被削性が低下するだけでなく、成分
コストも上昇するので、Crは 3.0wt%以下で含有させる
ものとした。なお、上記の効果を得るためには、Crは少
なくとも 0.5wt%含有させることが望ましい。
Cr: 3.0 wt% or less Cr is a useful element that promotes the formation of a bainite structure by improving hardenability, and thereby improves machinability and strength. However, if added in excess of 3.0 wt%, not only the strength increases and the machinability decreases, but the component cost also increases. Therefore, Cr is contained at 3.0 wt% or less. In order to obtain the above effect, it is desirable that Cr be contained at least 0.5 wt%.

【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】また、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。
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, 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, at least one selected from P, Te, Se, Ca, REM, Zr, Bi, Sn, Sb and Co 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は、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 can be added for this purpose because it improves the machinability by the action of melting, lubrication and embrittlement during cutting. However, adding more than 0.3 wt% not only saturates the effect, but also increases the component cost.
The content was 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。ま
た、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 may be subjected to nitriding or carburizing treatment, etc.

【0038】[0038]

【実施例】表l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、150mm 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2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:98.07 N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 Table 1 was melted in a converter, turned into a bloom by continuous casting, and then hot-rolled into a 150 mm square billet. Then, a heating temperature: 1200 ° C., a finishing temperature: The bar was rolled at 950 ° C. to obtain a bar of 35 mmφ. Table 2 shows the results of investigations on the hardness and machinability of the bar steel thus obtained. Here, the hardness is
Using a sample taken from a depth of 1/4 of the diameter of the steel bar, it was measured at a load of 98.07 N by a Vickers hardness tester. The machinability was measured using a high speed tool (SKH4), cutting speed: 100m / min, feed: 0.25mm / rev., Cutting depth: 2.0mm,
It evaluated by the outer periphery turning test under the condition of 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】表2に示すとおり、No.1〜16のこの発明に
従う適合例はいずれも、工具寿命が18.6〜27.9 minと、
No.26の従来の鉛添加非調質鋼(JIS SUM24L)の16.5 m
inに比べると非常に良好な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〜
25の比較鋼のうち、No.17 はCが適正範囲外であり、発
明鋼に比べ工具寿命が半分程度に低下している。No.18
はSiが適正範囲外であり、工具寿命が低下している。N
o.19 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.20 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.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、また切り屑形状も悪化
している。No.23 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発生し、圧延の中止を余儀なく
された。No.24 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、切り屑形状が劣化している。No.25
はBがこの発明の下限に満たないため、工具寿命が低
く、切り屑形状が悪化している。
As shown in Table 2, all of the conforming examples according to the present invention of Nos. 1 to 16 have a tool life of 18.6 to 27.9 min.
16.5 m of No. 26 conventional lead-free non-heat treated steel (JIS SUM24L)
Very good life is obtained compared to in. Also,
Regarding the chip shape, fine chips with a length of 5 mm or less were obtained. In contrast, No. 17 ~
Of the 25 comparative steels, C is out of the proper range for No. 17 and the tool life is reduced to about half that of the inventive steel. No.18
In the case of Si, Si is out of the appropriate range, and the tool life is shortened. N
In the case of o.19, the tool life was shortened because Ti exceeded the upper limit of the present invention. In No. 20, since the Ti content was below the lower limit of the present invention, the tool life and chip shape were deteriorated.
In No. 21, the tool life was shortened because Mn exceeded the upper limit of the present invention. In No. 22, since Mn is less than the lower limit of the present invention, the tool life is shortened and the chip shape is also deteriorated. In No. 23, since S exceeded the upper limit of the present invention, hot cracking occurred during rolling, and the rolling had to be stopped. No.24 is because S is less than the lower limit of the present invention,
The tool life is shortened and the chip shape is deteriorated. No.25
Since B is less than the lower limit of the present invention, the tool life is short and the chip shape is deteriorated.

【0042】[0042]

【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:0.05wt%未満、 Mn:0.1 〜4.0 wt%、 S:0.15wt%超え、0.5 wt%以下、 Ti:0.003 〜0.3 wt%および B:0.0003wt%以上、0.0040wt%未満 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: less than 0.05 wt%, Mn: 0.1 to 4.0 wt%, S: more than 0.15 wt%, 0.5 wt% or less, Ti: 0.003 to 0.3 wt%, and B: 0.0003 A free-cutting steel containing at least wt% and less than 0.0040 wt%, with the balance being Fe and inevitable impurities.
【請求項2】 請求項1において、鋼が、さらに Cu:2.0 wt%以下、 Ni:2.0 wt%以下、 Cr:3.0 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種以上を含有する組成に
なることを特徴とする快削鋼。
2. The steel according to claim 1, wherein the steel further comprises Cu: 2.0 wt% or less, Ni: 2.0 wt% or less, Cr: 3.0 wt% or less, Mo: 2.0 wt% or less, and Nb: 0.10 wt% or less. A free-cutting steel having a composition containing one or more selected from the group consisting of:
【請求項3】 請求項1または2において、鋼が、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種を含有する組成になる
ことを特徴とする快削鋼。
3. The steel according to claim 1, wherein the steel further comprises one or two selected from the group consisting of W: 0.1 wt% or less and V: 0.5 wt% or less. Free cutting steel.
【請求項4】 請求項1,2または3において、鋼が、
さらに P:0.2 wt%以下、 Te:0.2 wt%以下、 Se:0.2 wt%以下、 Sn:0.3 wt%以下、 Zr:0.2 wt%以下、 Ca:0.02wt%以下、 REM:0.02wt%以下、 Bi: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種を含有する組成になる
ことを特徴とする快削鋼。
4. The steel according to claim 1, wherein the steel is
Furthermore, P: 0.2 wt% or less, Te: 0.2 wt% or less, Se: 0.2 wt% or less, Sn: 0.3 wt% or less, Zr: 0.2 wt% or less, Ca: 0.02 wt% or less, REM: 0.02 wt% or less, A free-cutting steel having a composition containing at least one selected from the group consisting of Bi: 0.3 wt% or less, Sb: 0.2 wt% or less, and Co: 0.1 wt% or less.
【請求項5】 請求項1,2,3または4において、鋼
が、さらに Mg:0.02wt%以下、 Hf:0.1 wt%以下および Al:1.0 wt%以下 のうちから選んだ1種または2種以上を含有する組成に
なることを特徴とする快削鋼。
5. The steel according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the steel further comprises one or more selected from the group consisting of: Mg: 0.02 wt% or less, Hf: 0.1 wt% or less, and Al: 1.0 wt% or less. A free-cutting steel characterized by having a composition containing the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8052925B2 (en) 2005-10-17 2011-11-08 Kobe Steel, Ltd. Low carbon resulfurized free-machining steel having high machinability
CN103695781A (en) * 2013-12-13 2014-04-02 武汉钢铁(集团)公司 Easily-cut copper-niobium composite steel and production method thereof

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