JP2001329335A - 熱間延性に優れた低炭素硫黄系ｂｎ快削鋼 - Google Patents
熱間延性に優れた低炭素硫黄系ｂｎ快削鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＪＩＳＧ４８０４に規定される「硫黄複合快
削鋼鋼材」に代表される様な、Ｓ若しくはＰとＳを或る
一定以上含有した低炭素硫黄系快削鋼において、ＢＮの
析出によって快削性を向上させると共に、ＢＮの析出に
よる熱間延性低下という悪影響を極力抑制して良好な熱
間延性を発揮することのできる低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼
を提供する。 【解決手段】 Ｃ：０．０３〜０．２％、Ｍｎ：０．３
〜２％、Ｓ：０．０６〜０．５％を夫々含有すると共
に、Ｂ：０．００１〜０．０２％およびＮ：０．００２
〜０．０１５％を含有し、且つ下記（１）式を満足する
ものである。 ［Ｂ］−［Ｎ］×（１０．８／１４．０）≧０．００２
（％）……（１） 但し、［Ｂ］および［Ｎ］は、夫々ＢおよびＮの含有量
（質量％）を示す。
削鋼鋼材」に代表される様な、Ｓ若しくはＰとＳを或る
一定以上含有した低炭素硫黄系快削鋼において、ＢＮの
析出によって快削性を向上させると共に、ＢＮの析出に
よる熱間延性低下という悪影響を極力抑制して良好な熱
間延性を発揮することのできる低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼
を提供する。 【解決手段】 Ｃ：０．０３〜０．２％、Ｍｎ：０．３
〜２％、Ｓ：０．０６〜０．５％を夫々含有すると共
に、Ｂ：０．００１〜０．０２％およびＮ：０．００２
〜０．０１５％を含有し、且つ下記（１）式を満足する
ものである。 ［Ｂ］−［Ｎ］×（１０．８／１４．０）≧０．００２
（％）……（１） 但し、［Ｂ］および［Ｎ］は、夫々ＢおよびＮの含有量
（質量％）を示す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の強度特性よ
りも被削性が要求されるために、Ｓ若しくはＳとＰを或
る一定以上含有させた低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼におい
て、被削性および熱間圧延のいずれをも優れたものとし
た低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼に関するものである。
りも被削性が要求されるために、Ｓ若しくはＳとＰを或
る一定以上含有させた低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼におい
て、被削性および熱間圧延のいずれをも優れたものとし
た低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋼材の被削性を向上させる手段として、
従来からＰｂやＳに代表される被削性向上元素を添加す
ることが広く実用化されている。そして、これ以外の被
削性向上手段の一つとして、六方晶窒化硼素（以下、
「ＢＮ」と記す）を鋼材中に析出させることが研究され
ている。この様な技術として、例えば特開平２−７３９
５０号、同３−１００４７号、同３−２４０９３１号、
同６−１４５８８９号、同６−１４５８９０号等には、
ＢＮによる被削性を向上させた各種のＢＮ快削鋼が提案
されている。
従来からＰｂやＳに代表される被削性向上元素を添加す
ることが広く実用化されている。そして、これ以外の被
削性向上手段の一つとして、六方晶窒化硼素（以下、
「ＢＮ」と記す）を鋼材中に析出させることが研究され
ている。この様な技術として、例えば特開平２−７３９
５０号、同３−１００４７号、同３−２４０９３１号、
同６−１４５８８９号、同６−１４５８９０号等には、
ＢＮによる被削性を向上させた各種のＢＮ快削鋼が提案
されている。
【０００３】しかしながら、上記のようなＢＮ快削鋼に
おいては、ＢＮ析出量が多過ぎると鋼材の熱間延性を却
って低下させるという悪影響があることから、上記の各
種鋼材においては、ＢＮ以外で熱間圧延を阻害する元素
であるＰ，Ｓ，Ｏ等の成分量を極力低減する必要があ
る。
おいては、ＢＮ析出量が多過ぎると鋼材の熱間延性を却
って低下させるという悪影響があることから、上記の各
種鋼材においては、ＢＮ以外で熱間圧延を阻害する元素
であるＰ，Ｓ，Ｏ等の成分量を極力低減する必要があ
る。
【０００４】このため、被削性が非常に重要視されるＪ
ＩＳＧ４８０４に規定される様な「硫黄複合快削鋼鋼
材」（例えば、ＳＵＭ２１，２２，３１，３２，４２
等）といったＰやＳを比較的多く含む鋼材へのＢＮの適
用例はなかった。
ＩＳＧ４８０４に規定される様な「硫黄複合快削鋼鋼
材」（例えば、ＳＵＭ２１，２２，３１，３２，４２
等）といったＰやＳを比較的多く含む鋼材へのＢＮの適
用例はなかった。
【０００５】こうした状況の下で、例えば特開平９−７
１８４０号には、ＰやＳを比較的多く含む鋼材へのＢＮ
析出の効果を試みた技術も提案されるに至っている。し
かしながら、こうした鋼材では、Ｏを極力低減するとい
う観点から、Ａｌ添加による脱酸を行なう必要がある。
その結果、通常ＳｉやＡｌ等の脱酸力の強い元素を極力
抑えたものである上記「硫黄複合快削鋼鋼材」に比べ
て、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の硬質の酸化物系介在物の
存在による被削性低下が懸念される。
１８４０号には、ＰやＳを比較的多く含む鋼材へのＢＮ
析出の効果を試みた技術も提案されるに至っている。し
かしながら、こうした鋼材では、Ｏを極力低減するとい
う観点から、Ａｌ添加による脱酸を行なう必要がある。
その結果、通常ＳｉやＡｌ等の脱酸力の強い元素を極力
抑えたものである上記「硫黄複合快削鋼鋼材」に比べ
て、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の硬質の酸化物系介在物の
存在による被削性低下が懸念される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有する上記の様な課題を解決する為になされたものであ
って、その目的は、ＪＩＳＧ４８０４に規定される「硫
黄複合快削鋼鋼材」に代表される様な、Ｓ若しくはＰと
Ｓを或る一定以上含有した低炭素硫黄系快削鋼におい
て、ＢＮの析出によって快削性を向上させると共に、Ｂ
Ｎの析出による熱間延性低下という悪影響を極力抑制し
て良好な熱間延性を発揮させることのできる低炭素硫黄
系ＢＮ快削鋼を提供することにある。
有する上記の様な課題を解決する為になされたものであ
って、その目的は、ＪＩＳＧ４８０４に規定される「硫
黄複合快削鋼鋼材」に代表される様な、Ｓ若しくはＰと
Ｓを或る一定以上含有した低炭素硫黄系快削鋼におい
て、ＢＮの析出によって快削性を向上させると共に、Ｂ
Ｎの析出による熱間延性低下という悪影響を極力抑制し
て良好な熱間延性を発揮させることのできる低炭素硫黄
系ＢＮ快削鋼を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼とは、Ｃ：０．０３〜
０．２％、Ｍｎ：０．３〜２％、Ｓ：０．０６〜０．５
％を夫々含有すると共に、Ｂ：０．００２〜０．０２％
およびＮ：０．００２〜０．０１５％を含有し、且つ下
記（１）式を満足するものである点に要旨を有するもの
である。 ［Ｂ］−［Ｎ］×（１０．８／１４．０）≧０．００２（％）……（１） 但し、［Ｂ］および［Ｎ］は、夫々ＢおよびＮの含有量
（質量％）を示す。
発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼とは、Ｃ：０．０３〜
０．２％、Ｍｎ：０．３〜２％、Ｓ：０．０６〜０．５
％を夫々含有すると共に、Ｂ：０．００２〜０．０２％
およびＮ：０．００２〜０．０１５％を含有し、且つ下
記（１）式を満足するものである点に要旨を有するもの
である。 ［Ｂ］−［Ｎ］×（１０．８／１４．０）≧０．００２（％）……（１） 但し、［Ｂ］および［Ｎ］は、夫々ＢおよびＮの含有量
（質量％）を示す。
【０００８】本発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼には、必
要によって、（ａ）Ｐ：０．２％以下（０％を含まな
い）、（ｂ）Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない）、
（ｃ）Ｏ：０．００３〜０．０３％、（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）およびＩｎ：０．４％以下（０％を含まない）より
なる群から選ばれる１種以上、（ｅ）Ｃａ：０．０１％
以下（０％を含まない）、Ｔｅ：０．２％以下（０％を
含まない）およびＳｅ：０．３％以下（０％を含まな
い）よりなる群から選ばれる１種以上、等を含有させる
ことも有効であり、含有させる元素の種類に応じて鋼材
の特性が改善される。
要によって、（ａ）Ｐ：０．２％以下（０％を含まな
い）、（ｂ）Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない）、
（ｃ）Ｏ：０．００３〜０．０３％、（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）およびＩｎ：０．４％以下（０％を含まない）より
なる群から選ばれる１種以上、（ｅ）Ｃａ：０．０１％
以下（０％を含まない）、Ｔｅ：０．２％以下（０％を
含まない）およびＳｅ：０．３％以下（０％を含まな
い）よりなる群から選ばれる１種以上、等を含有させる
ことも有効であり、含有させる元素の種類に応じて鋼材
の特性が改善される。
【０００９】また、本発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼に
おいては、被削性を更に向上させるという観点から、Ｓ
ｉ：０．０５％以下（０％を含む）および／またはＡ
ｌ：０．０５％以下（０％を含む）に低減することも有
効である。
おいては、被削性を更に向上させるという観点から、Ｓ
ｉ：０．０５％以下（０％を含む）および／またはＡ
ｌ：０．０５％以下（０％を含む）に低減することも有
効である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明者らは、Ｓ若しくはＳとＰ
を比較的多く含む快削鋼に対してＢＮ析出による被削性
向上効果を発揮させるべく、様々な角度から検討した。
また、この検討の過程において本発明者らは、従来の知
見で示されている通り、ＢＮ析出の増加と共に工具寿命
が向上するが、反対に熱間延性が低下することも確認で
きた。そして、この熱間延性を向上させる方法につい
て、鋭意研究を重ねてきた。
を比較的多く含む快削鋼に対してＢＮ析出による被削性
向上効果を発揮させるべく、様々な角度から検討した。
また、この検討の過程において本発明者らは、従来の知
見で示されている通り、ＢＮ析出の増加と共に工具寿命
が向上するが、反対に熱間延性が低下することも確認で
きた。そして、この熱間延性を向上させる方法につい
て、鋭意研究を重ねてきた。
【００１１】その結果、ＢＮを生成させる為に必要な量
よりも多くのＢを含有させて、鋼材中に存在する固溶Ｂ
が或る値以上を確保できる様にすれば、従来の鋼材にお
ける様なＢＮによる熱間延性低下を防止できることを見
出した。即ち、本発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼は、
Ｃ，Ｍｎ，Ｓ等の鋼材における基本成分の含有量範囲を
適切に調整すると共に、Ｂ：０．００２〜０．０２％お
よびＮ：０．００２〜０．０１５％を含有し、且つ下記
（１）式を満足するようにしたものである。 ［Ｂ］−［Ｎ］×（１０．８／１４．０）≧０．００２（％）……（１） 但し、［Ｂ］および［Ｎ］は、夫々ＢおよびＮの含有量
（質量％）を示す。
よりも多くのＢを含有させて、鋼材中に存在する固溶Ｂ
が或る値以上を確保できる様にすれば、従来の鋼材にお
ける様なＢＮによる熱間延性低下を防止できることを見
出した。即ち、本発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼は、
Ｃ，Ｍｎ，Ｓ等の鋼材における基本成分の含有量範囲を
適切に調整すると共に、Ｂ：０．００２〜０．０２％お
よびＮ：０．００２〜０．０１５％を含有し、且つ下記
（１）式を満足するようにしたものである。 ［Ｂ］−［Ｎ］×（１０．８／１４．０）≧０．００２（％）……（１） 但し、［Ｂ］および［Ｎ］は、夫々ＢおよびＮの含有量
（質量％）を示す。
【００１２】Ｂ（原子量：１０．８）は窒化物を形成し
易い元素であるので、鋼中にＮ（原子量：１４．０）が
十分に存在していると、ＢとＮは結合してＢＮとして析
出する。従って、Ｂよりも窒化物を形成し易い元素（例
えば、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ等）が殆ど含まれていない鋼で
は、原子量から考えて、Ｂ含有量［Ｂ］が[Ｎ含有量
［Ｎ］×（１０．８／１４．０）]（質量％）以下であ
れば、ほぼ全量の添加したＢがＢＮとなって析出すると
考えられる。また、この考え方では、鋼中に存在するＮ
含有量［Ｎ］が十分である場合[［Ｎ］≧［Ｂ］×（１
４．０／１０．８）]、ＢＮ量は[［Ｂ］×（１０．８＋
１４．０）／１０．８]として計算されることになる。
易い元素であるので、鋼中にＮ（原子量：１４．０）が
十分に存在していると、ＢとＮは結合してＢＮとして析
出する。従って、Ｂよりも窒化物を形成し易い元素（例
えば、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ等）が殆ど含まれていない鋼で
は、原子量から考えて、Ｂ含有量［Ｂ］が[Ｎ含有量
［Ｎ］×（１０．８／１４．０）]（質量％）以下であ
れば、ほぼ全量の添加したＢがＢＮとなって析出すると
考えられる。また、この考え方では、鋼中に存在するＮ
含有量［Ｎ］が十分である場合[［Ｎ］≧［Ｂ］×（１
４．０／１０．８）]、ＢＮ量は[［Ｂ］×（１０．８＋
１４．０）／１０．８]として計算されることになる。
【００１３】ＢはＢＮ以外の介在物を形成しないわけで
はなく、ＢＮ以外にもＢ2Ｏ3やＦｅ 23（ＣＢ）6などの
介在物を形成することが知られている。但し、本発明者
らが検討したところによれば、本発明で規定する化学成
分組成を有する快削鋼では、ＢＮ以外の介在物は少量し
か存在しないこと、および後記図１（ＢＮ量と高温絞り
の関係）に示すように上記計算で求めたＢＮ量が増加す
ると、熱間延性［高温試験における絞り値：高温絞り
（％）］が低下することを確認できた。
はなく、ＢＮ以外にもＢ2Ｏ3やＦｅ 23（ＣＢ）6などの
介在物を形成することが知られている。但し、本発明者
らが検討したところによれば、本発明で規定する化学成
分組成を有する快削鋼では、ＢＮ以外の介在物は少量し
か存在しないこと、および後記図１（ＢＮ量と高温絞り
の関係）に示すように上記計算で求めたＢＮ量が増加す
ると、熱間延性［高温試験における絞り値：高温絞り
（％）］が低下することを確認できた。
【００１４】そして本発明者らは、ＢＮ量をできるだけ
低減させることなく、ＢＮによる悪影響を取り除くとい
う観点から検討したところ、上記のような構成を採用す
ればＢＮの熱間延性に及ぼす悪影響を取り除き、逆に熱
間延性を向上させ得ることをできることを見出し、本発
明を完成した。
低減させることなく、ＢＮによる悪影響を取り除くとい
う観点から検討したところ、上記のような構成を採用す
ればＢＮの熱間延性に及ぼす悪影響を取り除き、逆に熱
間延性を向上させ得ることをできることを見出し、本発
明を完成した。
【００１５】本発明において、上記の様な構成を採用す
ることによって、上記の効果が得られた理由（熱間延性
向上の機構）についてはその全てを明らかにした訳では
ないが、次のように考えることができた。ＢＮによる熱
間延性の低下は、ＢＮが結晶粒界に析出し易いことか
ら、ＢＮの析出によって粒界が脆化することによって起
こるものと考えられる。ＢをＢＮとなる量以上に過剰に
含有させた場合には、過剰に添加されたＢは固溶Ｂとな
るのであるが、この固溶Ｂは拡散速度が速いので、粒界
に集まり易い。そして、この固溶Ｂがある値以上になる
と、ＢＮによる粒界脆化を防止して、鋼材の熱間延性を
向上させ得るものと考えられる。
ることによって、上記の効果が得られた理由（熱間延性
向上の機構）についてはその全てを明らかにした訳では
ないが、次のように考えることができた。ＢＮによる熱
間延性の低下は、ＢＮが結晶粒界に析出し易いことか
ら、ＢＮの析出によって粒界が脆化することによって起
こるものと考えられる。ＢをＢＮとなる量以上に過剰に
含有させた場合には、過剰に添加されたＢは固溶Ｂとな
るのであるが、この固溶Ｂは拡散速度が速いので、粒界
に集まり易い。そして、この固溶Ｂがある値以上になる
と、ＢＮによる粒界脆化を防止して、鋼材の熱間延性を
向上させ得るものと考えられる。
【００１６】本発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼は、Ｃ，
Ｍｎ，Ｓ，ＢおよびＮ等を必須成分として含有するもの
であるが、この化学成分組成の範囲限定理由は、下記の
通りである。
Ｍｎ，Ｓ，ＢおよびＮ等を必須成分として含有するもの
であるが、この化学成分組成の範囲限定理由は、下記の
通りである。
【００１７】Ｃ：０．０３〜０．２％ Ｃは、所定の強度を付与して切削後の表面性状（仕上げ
面粗さ）を良好にするのに有効な元素である。こうした
効果を発揮させる為には、Ｃの含有量は０．０３％以上
とする必要がある。しかしながら、過剰に含有させると
硬くなり過ぎて工具寿命が悪くなるので、０．２％以下
にする必要がある。尚、Ｃ含有量の好ましい下限は０．
０５％であり、好ましい上限は０．１６％である。
面粗さ）を良好にするのに有効な元素である。こうした
効果を発揮させる為には、Ｃの含有量は０．０３％以上
とする必要がある。しかしながら、過剰に含有させると
硬くなり過ぎて工具寿命が悪くなるので、０．２％以下
にする必要がある。尚、Ｃ含有量の好ましい下限は０．
０５％であり、好ましい上限は０．１６％である。
【００１８】Ｍｎ：０．３〜２％ Ｍｎは、Ｃと同様に所定の強度を付与するのに有効な元
素であるが、０．３％未満であると鋼中にＦｅＳが生成
して圧延中に液相が生じるので、割れが生じ易くなる。
このため、Ｍｎ含有量は０．３％以上とする必要があ
る。また、Ｍｎは、Ｓと結合してＭｎＳ介在物を形成し
て被削性向上に寄与するために必要である。しかしなが
ら、Ｍｎ含有量が過剰になると硬くなり過ぎて、逆に被
削性に悪影響を及ぼすので、２％以下とするのが良い。
尚、Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．５％であり、好ま
しい上限は１．７５％である。
素であるが、０．３％未満であると鋼中にＦｅＳが生成
して圧延中に液相が生じるので、割れが生じ易くなる。
このため、Ｍｎ含有量は０．３％以上とする必要があ
る。また、Ｍｎは、Ｓと結合してＭｎＳ介在物を形成し
て被削性向上に寄与するために必要である。しかしなが
ら、Ｍｎ含有量が過剰になると硬くなり過ぎて、逆に被
削性に悪影響を及ぼすので、２％以下とするのが良い。
尚、Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．５％であり、好ま
しい上限は１．７５％である。
【００１９】Ｓ：０．０６〜０．５％ Ｓは、Ｍｎと結合してＭｎＳ介在物を形成し被削性を向
上させるのに有効な元素である。こうした効果を発揮さ
せるためには、０．０６％以上含有させる必要がある。
しかしながら、Ｓの含有量が過剰になると表面疵が多く
発生してしまうので、０．５％以下にするのが良い。
尚、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０８％であり、好
ましい上限は０．４％である。
上させるのに有効な元素である。こうした効果を発揮さ
せるためには、０．０６％以上含有させる必要がある。
しかしながら、Ｓの含有量が過剰になると表面疵が多く
発生してしまうので、０．５％以下にするのが良い。
尚、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０８％であり、好
ましい上限は０．４％である。
【００２０】Ｂ：０．００２〜０．０２％ Ｂは、ＢＮを形成し、被削性を向上させると共に、ＢＮ
を形成する以上に添加することにより、熱間延性の低下
を抑制するのに有効な元素であり、こうした効果を発揮
させる為には０．００２％以上含有させる必要があり、
これより少なくなると熱間延性の向上効果が得られな
い。またＢ含有量の上限については、過剰に添加しても
効果が飽和すると共に、コスト面でも不利になるという
観点からして、０．０２％以下とするのが良い。
を形成する以上に添加することにより、熱間延性の低下
を抑制するのに有効な元素であり、こうした効果を発揮
させる為には０．００２％以上含有させる必要があり、
これより少なくなると熱間延性の向上効果が得られな
い。またＢ含有量の上限については、過剰に添加しても
効果が飽和すると共に、コスト面でも不利になるという
観点からして、０．０２％以下とするのが良い。
【００２１】Ｎ：０．００２〜０．０１５％ Ｎは、本発明鋼においてＢＮを形成して被削性を向上さ
せるのに必要な元素である。こうした効果を発揮せる為
には、少なくとも０．００２％以上含有させる必要があ
る。しかしながら、Ｎ含有量が過剰になると、上記
（１）式を満足させる為にはそれにあわせてＢの含有量
も増加させる必要があり、コスト面で不利となる。こう
した観点から、Ｎ含有量の上限は０．０１５％とするの
が良い。尚、Ｎ含有量の好ましい下限は０．００３％で
あり、好ましい上限は０．０１２％である。
せるのに必要な元素である。こうした効果を発揮せる為
には、少なくとも０．００２％以上含有させる必要があ
る。しかしながら、Ｎ含有量が過剰になると、上記
（１）式を満足させる為にはそれにあわせてＢの含有量
も増加させる必要があり、コスト面で不利となる。こう
した観点から、Ｎ含有量の上限は０．０１５％とするの
が良い。尚、Ｎ含有量の好ましい下限は０．００３％で
あり、好ましい上限は０．０１２％である。
【００２２】本発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼における
基本的な成分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Ｐ，Ｃｒ，Ｏ，Ｐ
ｂ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｓｅ等を含有させ
ること、およびＳｉやＡｌを低減することも有効であ
る。これらの元素の好ましい範囲およびその範囲限定理
由は下記の通りである。。尚、「実質的にＦｅ」とは、
本発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼にはＦｅ以外にその特
性を阻害しない程度の微量成分（許容成分）を含み得る
ものであり、こうした許容成分としては、例えばＬａ，
Ｃｅ等の元素や、Ａｓ，Ｓｂ等の不可避的不純物が挙げ
られる。
基本的な成分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Ｐ，Ｃｒ，Ｏ，Ｐ
ｂ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｓｅ等を含有させ
ること、およびＳｉやＡｌを低減することも有効であ
る。これらの元素の好ましい範囲およびその範囲限定理
由は下記の通りである。。尚、「実質的にＦｅ」とは、
本発明の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼にはＦｅ以外にその特
性を阻害しない程度の微量成分（許容成分）を含み得る
ものであり、こうした許容成分としては、例えばＬａ，
Ｃｅ等の元素や、Ａｓ，Ｓｂ等の不可避的不純物が挙げ
られる。
【００２３】Ｐ：０．２％以下（０％を含まない） Ｐは、鋼の延性を低下させるので、切削後の表面性状
（仕上げ面粗さ）を良好にするのに有効な元素である。
こうした効果はその含有量が増加するにつれて、大きく
なるが、過剰になると熱間延性が低下するので０．２％
以下とするのが良い。尚、Ｐ含有量のより好ましい上限
は、０．１５％であり、この範囲ではＰによる熱間圧延
への悪影響は殆ど現れない。
（仕上げ面粗さ）を良好にするのに有効な元素である。
こうした効果はその含有量が増加するにつれて、大きく
なるが、過剰になると熱間延性が低下するので０．２％
以下とするのが良い。尚、Ｐ含有量のより好ましい上限
は、０．１５％であり、この範囲ではＰによる熱間圧延
への悪影響は殆ど現れない。
【００２４】Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない） Ｃｒは、所定の強度を付与するのに有効な元素である
が、過剰になると鋼が硬くなり過ぎて被削性に悪影響を
及ぼすことになる。こうした観点から、Ｃｒ含有量は
０．５％以下とすることが好ましく、より好ましくは
０．４％以下とするのが良い。
が、過剰になると鋼が硬くなり過ぎて被削性に悪影響を
及ぼすことになる。こうした観点から、Ｃｒ含有量は
０．５％以下とすることが好ましく、より好ましくは
０．４％以下とするのが良い。
【００２５】Ｏ：０．００３〜０．０３％ Ｏは、主にＭｎＯとしてＭｎＳの核となり、ＭｎＳの形
態を被削性に有利な方向に制御する為に有効な元素であ
り、その為には０．００３％以上含有させることが好ま
しい。しかしながら、Ｏ含有量が過剰になると表面疵等
の原因となるので、その上限は０．０３％以下とするこ
とが好ましい。尚、Ｏ含有量のより好ましい下限は０．
００５％であり、より好ましい上限は０．０２％であ
る。
態を被削性に有利な方向に制御する為に有効な元素であ
り、その為には０．００３％以上含有させることが好ま
しい。しかしながら、Ｏ含有量が過剰になると表面疵等
の原因となるので、その上限は０．０３％以下とするこ
とが好ましい。尚、Ｏ含有量のより好ましい下限は０．
００５％であり、より好ましい上限は０．０２％であ
る。
【００２６】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）およびＩｎ：０．４％以下
（０％を含まない）よりなる群から選ばれる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、過剰に添加しても被削性向上効果は飽和し、却って
靭性が大きく劣化するので、いずれも０．４％以下の範
囲で含有させることが好ましい。
Ｂｉ：０．４％以下（０％を含まない）、Ｓｎ：０．４
％以下（０％を含まない）およびＩｎ：０．４％以下
（０％を含まない）よりなる群から選ばれる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、過剰に添加しても被削性向上効果は飽和し、却って
靭性が大きく劣化するので、いずれも０．４％以下の範
囲で含有させることが好ましい。
【００２７】Ｃａ：０．０１％以下（０％を含まな
い）、Ｔｅ：０．２％以下（０％を含まない）およびＳ
ｅ：０．３％以下（０％を含まない）よりなる群から選
ばれる１種以上 Ｃａ，ＴｅおよびＳｅは、いずれも被削性を向上させる
のに有効な元素である。このうち、Ｃａは脱酸作用もあ
るので、過剰に含有させると溶鋼中の酸素濃度が低下し
て、ＭｎＳ形態が被削性に不利なものとなり、仕上げ面
粗さを悪くする。こうした観点から、Ｃａを含有させる
場合には、その含有量を０．０１％以下とすることが好
ましい。一方、ＴｅやＳｅについては、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、Ｔｅについては０．２％以下、Ｓｅについては
０．３％以下の範囲で含有させることが好ましい。
い）、Ｔｅ：０．２％以下（０％を含まない）およびＳ
ｅ：０．３％以下（０％を含まない）よりなる群から選
ばれる１種以上 Ｃａ，ＴｅおよびＳｅは、いずれも被削性を向上させる
のに有効な元素である。このうち、Ｃａは脱酸作用もあ
るので、過剰に含有させると溶鋼中の酸素濃度が低下し
て、ＭｎＳ形態が被削性に不利なものとなり、仕上げ面
粗さを悪くする。こうした観点から、Ｃａを含有させる
場合には、その含有量を０．０１％以下とすることが好
ましい。一方、ＴｅやＳｅについては、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、Ｔｅについては０．２％以下、Ｓｅについては
０．３％以下の範囲で含有させることが好ましい。
【００２８】Ｓｉ：０．０５％以下（０％を含む）およ
び／またはＡｌ：０．０５％（０％を含む） ＡｌおよびＳｉは脱酸力が強いため、できるだけ少ない
方が好ましく、その含有量が過剰になると溶鋼中の酸素
濃度が低下して、ＭｎＳ形態が被削性に不利なものとな
り、仕上げ面粗さを悪くする。またＡｌは、酸化物以外
に窒化物を形成し、ＢＮの析出量を低下させて被削性に
悪影響を及ぼすことがある。こうした観点から、いずれ
も０．０５％以下に抑制することが好ましい。尚、これ
らの含有量のより好ましい上限は、いずれも０．０３％
であり、更に好ましくは０．０１％以下とするのが良
い。
び／またはＡｌ：０．０５％（０％を含む） ＡｌおよびＳｉは脱酸力が強いため、できるだけ少ない
方が好ましく、その含有量が過剰になると溶鋼中の酸素
濃度が低下して、ＭｎＳ形態が被削性に不利なものとな
り、仕上げ面粗さを悪くする。またＡｌは、酸化物以外
に窒化物を形成し、ＢＮの析出量を低下させて被削性に
悪影響を及ぼすことがある。こうした観点から、いずれ
も０．０５％以下に抑制することが好ましい。尚、これ
らの含有量のより好ましい上限は、いずれも０．０３％
であり、更に好ましくは０．０１％以下とするのが良
い。
【００２９】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。
【００３０】
【実施例】下記表１に示す化学成分組成の発明鋼および
下記表２に示す比較鋼を溶製し、φ８０ｍｍに圧延し、
得られた各鋼材について熱間延性および被削性を評価し
た。尚、発明鋼１〜１２のものは、比較鋼１（表２）を
ベースにＢやＮの含有量を変えて添加し、ＢＮ量（計算
値：後記表３）を変動させたものである。また発明鋼１
３〜１９のものは、Ｐ，Ｓ，ＢＮに加え、更に快削元素
（Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｓｅ等）を添
加した鋼種についてその効果を確認したものである。
下記表２に示す比較鋼を溶製し、φ８０ｍｍに圧延し、
得られた各鋼材について熱間延性および被削性を評価し
た。尚、発明鋼１〜１２のものは、比較鋼１（表２）を
ベースにＢやＮの含有量を変えて添加し、ＢＮ量（計算
値：後記表３）を変動させたものである。また発明鋼１
３〜１９のものは、Ｐ，Ｓ，ＢＮに加え、更に快削元素
（Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｓｅ等）を添
加した鋼種についてその効果を確認したものである。
【００３１】一方、表２に示した比較鋼は、Ｂ無添加の
比較鋼１をベースに、比較鋼２〜６で本発明範囲よりも
ＢＮ量（計算値：後記表４）を少なくした場合の影響を
確認したものであり、比較鋼７〜１３では、発明鋼１３
〜１９と夫々比較できる様にＰ，Ｓ，ＢＮ以外の快削元
素（Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｓｅ等）を
添加したものである。
比較鋼１をベースに、比較鋼２〜６で本発明範囲よりも
ＢＮ量（計算値：後記表４）を少なくした場合の影響を
確認したものであり、比較鋼７〜１３では、発明鋼１３
〜１９と夫々比較できる様にＰ，Ｓ，ＢＮ以外の快削元
素（Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｓｅ等）を
添加したものである。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】熱間延性については、圧延材のＤ／４部
（Ｄは厚み）から引張試験片を作製して、高温引張試験
を実施し、破断後の絞り（％）で評価した。このときの
高温引張試験条件を、下記に示す。また、被削性につい
ては、下記に示す切削条件で旋削試験を実施し、逃げ面
摩耗量が０．２ｍｍとなるまでの切削時間（工具寿命）
で評価した。
（Ｄは厚み）から引張試験片を作製して、高温引張試験
を実施し、破断後の絞り（％）で評価した。このときの
高温引張試験条件を、下記に示す。また、被削性につい
ては、下記に示す切削条件で旋削試験を実施し、逃げ面
摩耗量が０．２ｍｍとなるまでの切削時間（工具寿命）
で評価した。
【００３５】（高温引張試験条件） 加熱温度 ：１１００℃ 加熱温度保持時間：５分 試験(引張)温度 ：９００℃ 試験温度保持時間：２分 歪み速度 ：１／ｓｅｃ （切削条件） 切削様式 ：旋削 工具 ：Ｐ１０超硬チップ（コーティングなし） 切削速度 ：２００ｍ／ｍｉｎ 送り速度 ：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ：１．５ｍｍ 切削油 ：なし（乾式） 工具寿命判定：ＶＢ摩耗量（０．２ｍｍ）
【００３６】これらの評価結果を、「（１）式左辺の計
算値」、「ＢＮ（％）計算値」と共に下記表３，４に一
括して示す。尚、「（１）式左辺の計算値」とは、
[［Ｂ］−［Ｎ］×（１０．８／１４．０）]の値（計算
値）の意味であり、「ＢＮ（％）計算値」とは、［Ｎ］
≧［Ｂ］×（１４．０／１０．８）の場合に［Ｂ］×
（２４．８／１０．８）の値（％）、［Ｎ］≦［Ｂ］×
（１４．０／１０．８）の場合に［Ｂ］×（２４．８／
１０．８）の値（％）として、計算したものである。
算値」、「ＢＮ（％）計算値」と共に下記表３，４に一
括して示す。尚、「（１）式左辺の計算値」とは、
[［Ｂ］−［Ｎ］×（１０．８／１４．０）]の値（計算
値）の意味であり、「ＢＮ（％）計算値」とは、［Ｎ］
≧［Ｂ］×（１４．０／１０．８）の場合に［Ｂ］×
（２４．８／１０．８）の値（％）、［Ｎ］≦［Ｂ］×
（１４．０／１０．８）の場合に［Ｂ］×（２４．８／
１０．８）の値（％）として、計算したものである。
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】これらの結果から、次の様に考察できる。
まず、本発明で規定する化学成分組成範囲を外れる比較
例１〜６のものでは、図１（ＢＮ量と高温絞りの関係）
に示すように、ＢＮ量の増加にともない熱間延性が低下
している。このうちの比較鋼２〜６と、前記（１）式を
満足する発明鋼１〜１２とにおける高温絞り（％）を、
（１）式左辺の計算値との関係で整理したものが図２で
ある。この図から明らかな様に、前記（１）式を満足す
るようにＢ，Ｎを制御することによって、熱間延性を飛
躍的に向上させ得ることが分かる。
まず、本発明で規定する化学成分組成範囲を外れる比較
例１〜６のものでは、図１（ＢＮ量と高温絞りの関係）
に示すように、ＢＮ量の増加にともない熱間延性が低下
している。このうちの比較鋼２〜６と、前記（１）式を
満足する発明鋼１〜１２とにおける高温絞り（％）を、
（１）式左辺の計算値との関係で整理したものが図２で
ある。この図から明らかな様に、前記（１）式を満足す
るようにＢ，Ｎを制御することによって、熱間延性を飛
躍的に向上させ得ることが分かる。
【００４０】一方、発明鋼１〜１２と比較鋼１〜６にお
ける被削性と高温絞りの関係を、図３に示す。この図か
ら明らかなように、本発明鋼では高温延性が大幅に改善
させることができるので、被削性と高温延性のバランス
が非常に良いことが分かる。
ける被削性と高温絞りの関係を、図３に示す。この図か
ら明らかなように、本発明鋼では高温延性が大幅に改善
させることができるので、被削性と高温延性のバランス
が非常に良いことが分かる。
【００４１】また、図４は、快削元素を添加した本発明
鋼１３〜１９と比較鋼７〜１３において、高温絞り（高
温延性）と工具寿命の関係を示したものであが、本発明
鋼では被削性と高温延性のバランスが非常に良くなって
いることが分かる。
鋼１３〜１９と比較鋼７〜１３において、高温絞り（高
温延性）と工具寿命の関係を示したものであが、本発明
鋼では被削性と高温延性のバランスが非常に良くなって
いることが分かる。
【００４２】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ｊ
ＩＳＧ４８０４に規定される「硫黄複合快削鋼鋼材」に
代表される様な、Ｓ若しくはＰとＳを或る一定以上含有
した低炭素硫黄系快削鋼において、ＢＮの析出によって
快削性を向上させると共に、ＢＮの析出による熱間延性
低下という悪影響を極力抑制して良好な熱間延性を発揮
させることのできる低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼が実現でき
た。
ＩＳＧ４８０４に規定される「硫黄複合快削鋼鋼材」に
代表される様な、Ｓ若しくはＰとＳを或る一定以上含有
した低炭素硫黄系快削鋼において、ＢＮの析出によって
快削性を向上させると共に、ＢＮの析出による熱間延性
低下という悪影響を極力抑制して良好な熱間延性を発揮
させることのできる低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼が実現でき
た。
【図１】比較鋼１〜６におけるＢＮ量と高温絞りの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図２】比較鋼２〜６と発明鋼１〜１２とにおける高温
絞り（％）を、（１）式左辺の計算値との関係で整理し
たグラフである。
絞り（％）を、（１）式左辺の計算値との関係で整理し
たグラフである。
【図３】発明鋼１〜１２と比較鋼１〜６における被削性
と高温絞りの関係を示したグラフである。
と高温絞りの関係を示したグラフである。
【図４】快削元素を添加した本発明鋼１３〜１９と比較
鋼７〜１３において、高温絞りと工具寿命の関係を示し
たグラフである。
鋼７〜１３において、高温絞りと工具寿命の関係を示し
たグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永浜 睦久 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 鹿礒 正人 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 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 (7)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０３〜０．２％（質量％の意
味、以下同じ）、Ｍｎ：０．３〜２％、Ｓ：０．０６〜
０．５％を夫々含有すると共に、Ｂ：０．００２〜０．
０２％およびＮ：０．００２〜０．０１５％を含有し、
且つ下記（１）式を満足するものであることを特徴とす
る熱間延性に優れた低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼。 ［Ｂ］−［Ｎ］×（１０．８／１４．０）≧０．００２（％）……（１） 但し、［Ｂ］および［Ｎ］は、夫々ＢおよびＮの含有量
（質量％）を示す。 - 【請求項２】 Ｐ：０．２％以下（０％を含まない）を
含有するものである請求項１に記載の低炭素硫黄系ＢＮ
快削鋼。 - 【請求項３】 Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない）
を含有するものである請求項１または２に記載の低炭素
硫黄系ＢＮ快削鋼。 - 【請求項４】 Ｏ：０．００３〜０．０３％を含有する
ものである請求項１〜３いずれかに記載の低炭素硫黄系
ＢＮ快削鋼。 - 【請求項５】 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）およびＩｎ：０．４％
以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる１種以
上を含有するものである請求項１〜４のいずれかに記載
の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼。 - 【請求項６】 Ｃａ：０．０１％以下（０％を含まな
い）、Ｔｅ：０．２％以下（０％を含まない）およびＳ
ｅ：０．３％以下（０％を含まない）よりなる群から選
ばれる１種以上を含有するものである請求項１〜５のい
ずれかに記載の低炭素硫黄系ＢＮ快削鋼。 - 【請求項７】 Ｓｉ：０．０５％以下（０％を含む）お
よび／またはＡｌ：０．０５％以下（０％を含む）に低
減したものである請求項１〜６のいずれかに記載の低炭
素硫黄系ＢＮ快削鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000143762A JP2001329335A (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | 熱間延性に優れた低炭素硫黄系ｂｎ快削鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000143762A JP2001329335A (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | 熱間延性に優れた低炭素硫黄系ｂｎ快削鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001329335A true JP2001329335A (ja) | 2001-11-27 |
Family
ID=18650530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000143762A Pending JP2001329335A (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | 熱間延性に優れた低炭素硫黄系ｂｎ快削鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001329335A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006200032A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Kobe Steel Ltd | 低炭素硫黄快削鋼 |
| JP2007146228A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Nippon Steel Corp | 高温延性に優れた快削鋼 |
| KR100833034B1 (ko) * | 2006-12-18 | 2008-05-27 | 주식회사 포스코 | 고온연성이 우수한 환경친화형 무연 쾌삭강 및 그 제조방법 |
| WO2008066194A1 (fr) | 2006-11-28 | 2008-06-05 | Nippon Steel Corporation | Acier de décolletage avec une excellente aptitude à la fabrication |
| US7488396B2 (en) | 2002-11-15 | 2009-02-10 | Nippon Steel Corporation | Superior in machinability and method of production of same |
| EP2048257A1 (en) * | 2006-07-31 | 2009-04-15 | National Institute for Materials Science | Free-cutting stainless steel and process for producing the same |
| JP2009120955A (ja) * | 2008-12-19 | 2009-06-04 | Nippon Steel Corp | 被削性に優れる鋼およびその製造方法 |
| JP2010514929A (ja) * | 2006-12-28 | 2010-05-06 | ポスコ | 被削性及び熱間圧延性の優れた環境親和型無鉛快削鋼 |
-
2000
- 2000-05-16 JP JP2000143762A patent/JP2001329335A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7488396B2 (en) | 2002-11-15 | 2009-02-10 | Nippon Steel Corporation | Superior in machinability and method of production of same |
| US8137484B2 (en) | 2002-11-15 | 2012-03-20 | Nippon Steel Corporation | Method of production of steel superior in machinability |
| JP2006200032A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Kobe Steel Ltd | 低炭素硫黄快削鋼 |
| JP2007146228A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Nippon Steel Corp | 高温延性に優れた快削鋼 |
| AU2006241390B2 (en) * | 2005-11-28 | 2008-12-11 | Nippon Steel Corporation | Free-cutting steel having excellent high temperature ductility |
| JP4546917B2 (ja) * | 2005-11-28 | 2010-09-22 | 新日本製鐵株式会社 | 高温延性に優れた快削鋼 |
| EP2048257A1 (en) * | 2006-07-31 | 2009-04-15 | National Institute for Materials Science | Free-cutting stainless steel and process for producing the same |
| EP2048257A4 (en) * | 2006-07-31 | 2012-11-28 | Nat Inst For Materials Science | NON-DROSTING AUTOMATIC STEEL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| WO2008066194A1 (fr) | 2006-11-28 | 2008-06-05 | Nippon Steel Corporation | Acier de décolletage avec une excellente aptitude à la fabrication |
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