JP2003055735A - 超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快削鋼 - Google Patents
超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快削鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械構造用の快削鋼において、常に所望の被
削性、とくに超硬工具切削性が得られるような快削鋼
と、その製造方法を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓ
ｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％およ
びＯ：０．０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可
避の不純物およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機
械構造用鋼の製造と同様な精錬により溶製し、その際、
Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜０．０２
０％およびＣａ：０．０００５〜０．０２％の組成範囲
と、下記の条件：［Ｓ］／［Ｏ］：８〜４０、［Ｃａ］
×［Ｓ］：１×１０-5〜１×１０-3、［Ｃａ］／
［Ｓ］：０．０１〜２０、［Ａｌ］：０．００１〜０．
０２０％が満たされるようにＳ、ＡｌおよびＣａを添加
することにより、ＣａＯ含有量が８〜６２重量％の酸化
物系介在物と接して存在する、１．０重量％以上のＣａ
を含有する硫化物系介在物の占有面積が、視野面積３．
５mm２当たり２．０×１０-4mm２以上である鋼を得る。
削性、とくに超硬工具切削性が得られるような快削鋼
と、その製造方法を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓ
ｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％およ
びＯ：０．０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可
避の不純物およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機
械構造用鋼の製造と同様な精錬により溶製し、その際、
Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜０．０２
０％およびＣａ：０．０００５〜０．０２％の組成範囲
と、下記の条件：［Ｓ］／［Ｏ］：８〜４０、［Ｃａ］
×［Ｓ］：１×１０-5〜１×１０-3、［Ｃａ］／
［Ｓ］：０．０１〜２０、［Ａｌ］：０．００１〜０．
０２０％が満たされるようにＳ、ＡｌおよびＣａを添加
することにより、ＣａＯ含有量が８〜６２重量％の酸化
物系介在物と接して存在する、１．０重量％以上のＣａ
を含有する硫化物系介在物の占有面積が、視野面積３．
５mm２当たり２．０×１０-4mm２以上である鋼を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超硬工具切削性、
すなわち超硬工具による旋削や超硬ドリルによる穿孔を
行なったときの被削性がすぐれている機械構造用の快削
鋼と、その製造方法に関する。本発明の機械構造用鋼
は、クランクシャフト、コネクティングロッドなど、超
硬工具による切削加工を行なって製造する部品であっ
て、加工に当たって工具摩耗や仕上げ面粗さが問題とな
るものの材料として好適である。
すなわち超硬工具による旋削や超硬ドリルによる穿孔を
行なったときの被削性がすぐれている機械構造用の快削
鋼と、その製造方法に関する。本発明の機械構造用鋼
は、クランクシャフト、コネクティングロッドなど、超
硬工具による切削加工を行なって製造する部品であっ
て、加工に当たって工具摩耗や仕上げ面粗さが問題とな
るものの材料として好適である。
【０００２】本発明において、「二重構造介在物」の語
は、酸化物を主体とする介在物が芯となり、その周囲
を、硫化物を主体とする介在物が取囲んでいる構造の介
在物をいい、「工具寿命比」および「寿命比」の語は、
超硬工具による旋削において、同一のＳ含有量をもつ在
来のイオウ快削鋼の工具寿命と本発明の快削鋼の工具寿
命との比を意味する。
は、酸化物を主体とする介在物が芯となり、その周囲
を、硫化物を主体とする介在物が取囲んでいる構造の介
在物をいい、「工具寿命比」および「寿命比」の語は、
超硬工具による旋削において、同一のＳ含有量をもつ在
来のイオウ快削鋼の工具寿命と本発明の快削鋼の工具寿
命との比を意味する。
【０００３】
【従来の技術】被削性が高い機械構造用鋼に関する研究
は長年にわたって行なわれており、出願人もこれまでに
多数の提案をしてきた。最近のものとしては、特開平１
０−２８７９５３号「機械的性質とドリル穴あけ加工性
に優れた機械構造用鋼」が、ひとつの代表である。この
快削鋼は、ＣａＯを８〜６２％含むカルシウムアルミネ
ート酸化物介在物を内部に包み込んだ、長径／短径比が
５以下であるような紡錘型の、Ｃａを１％以上含むカル
シウム・マンガン硫化物介在物を含有することを特徴と
するものである。この発明は、すぐれた被削性を実現し
たが、実施に当たって、ときにより被削性にバラツキが
見られることが経験された。これは、カルシウム・マン
ガン硫化物介在物の存在形態が種々あり得るためと解さ
れる。
は長年にわたって行なわれており、出願人もこれまでに
多数の提案をしてきた。最近のものとしては、特開平１
０−２８７９５３号「機械的性質とドリル穴あけ加工性
に優れた機械構造用鋼」が、ひとつの代表である。この
快削鋼は、ＣａＯを８〜６２％含むカルシウムアルミネ
ート酸化物介在物を内部に包み込んだ、長径／短径比が
５以下であるような紡錘型の、Ｃａを１％以上含むカル
シウム・マンガン硫化物介在物を含有することを特徴と
するものである。この発明は、すぐれた被削性を実現し
たが、実施に当たって、ときにより被削性にバラツキが
見られることが経験された。これは、カルシウム・マン
ガン硫化物介在物の存在形態が種々あり得るためと解さ
れる。
【０００４】続いて出願人は、特開２０００−３４５３
８号「旋削加工性に優れた機械構造用鋼」において、Ｃ
ａ含有硫化物をＣａ含有量に従って３区分し、観察視野
の面積に対する面積率を、Ｃａ含有量が４０％を超える
ものをＡ、０．３〜４０％のものをＢ、０．３％未満の
ものをＣとするとき、Ａ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≦０．３、か
つＢ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≧０．１の条件を満たすとき、旋
削工具寿命が著しく延びることを開示した。
８号「旋削加工性に優れた機械構造用鋼」において、Ｃ
ａ含有硫化物をＣａ含有量に従って３区分し、観察視野
の面積に対する面積率を、Ｃａ含有量が４０％を超える
ものをＡ、０．３〜４０％のものをＢ、０．３％未満の
ものをＣとするとき、Ａ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≦０．３、か
つＢ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≧０．１の条件を満たすとき、旋
削工具寿命が著しく延びることを開示した。
【０００５】さらに研究を進めた出願人は、特開２００
０−２１９９３６号「快削鋼」に至って、介在物の存在
すべき個数を明らかにして、被削性のバラツキを少なく
することに成功した。この発明の鋼は、０．１〜１％の
Ｃａを含有する円相当直径５μｍ以上の硫化物を３．３
mm２当たり５個以上含有することを特徴とする。しか
し、被削性のバラツキに関して、なお改善の余地があっ
た。
０−２１９９３６号「快削鋼」に至って、介在物の存在
すべき個数を明らかにして、被削性のバラツキを少なく
することに成功した。この発明の鋼は、０．１〜１％の
Ｃａを含有する円相当直径５μｍ以上の硫化物を３．３
mm２当たり５個以上含有することを特徴とする。しか
し、被削性のバラツキに関して、なお改善の余地があっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、良好
な被削性をもたらす介在物、すなわち前記した二重構造
介在物の存在形態を明らかにするのみならず、介在物の
存在形態に与える製造条件の影響を把握し、常に所望の
被削性、とくに超硬工具切削性が得られるような機械構
造用の快削鋼と、その製造方法を提供することにある。
本発明の目標は、前記した工具寿命比にして５倍以上の
被削性改善を実現することである。
な被削性をもたらす介在物、すなわち前記した二重構造
介在物の存在形態を明らかにするのみならず、介在物の
存在形態に与える製造条件の影響を把握し、常に所望の
被削性、とくに超硬工具切削性が得られるような機械構
造用の快削鋼と、その製造方法を提供することにある。
本発明の目標は、前記した工具寿命比にして５倍以上の
被削性改善を実現することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する、
本発明の超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快削鋼
は、基本的な合金組成として、重量で、Ｃ：０．０５〜
０．８％、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜
３．５％、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ；０．００１
〜０．０２０％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％およ
びＯ：０．０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可
避の不純物およびＦｅからなる合金組成を有し、ＣａＯ
含有量が８〜６２重量％の酸化物系介在物と接して存在
する、１．０重量％以上のＣａを含有する硫化物系介在
物の占有面積が、視野面積３．５mm２当たり２．０×１
０-4mm２以上であることを特徴とする。
本発明の超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快削鋼
は、基本的な合金組成として、重量で、Ｃ：０．０５〜
０．８％、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜
３．５％、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ；０．００１
〜０．０２０％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％およ
びＯ：０．０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可
避の不純物およびＦｅからなる合金組成を有し、ＣａＯ
含有量が８〜６２重量％の酸化物系介在物と接して存在
する、１．０重量％以上のＣａを含有する硫化物系介在
物の占有面積が、視野面積３．５mm２当たり２．０×１
０-4mm２以上であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施形態】本発明の快削鋼において、基本的な
合金組成の鋼の組成を上記のように限定した理由は、つ
ぎのとおりである。
合金組成の鋼の組成を上記のように限定した理由は、つ
ぎのとおりである。
【０００９】Ｃ：０．０５〜０．８％
Ｃは強度を確保するために必要な成分であり、０．０５
％未満の含有量では、機械構造用鋼としての強度が不足
である。一方、ＣはＳの活量を増大させるので、多量に
なると、上記した[Ｓ]／[Ｏ]、[Ｃａ]×[Ｓ]、[Ｃａ]／
[Ｓ]および特定の[Ａｌ]量のバランスの下で、二重構造
介在物を得ることが難しくなる。Ｃを多量にすると、靱
性や被削性も低くなるので、０．８％という上限を設け
た。
％未満の含有量では、機械構造用鋼としての強度が不足
である。一方、ＣはＳの活量を増大させるので、多量に
なると、上記した[Ｓ]／[Ｏ]、[Ｃａ]×[Ｓ]、[Ｃａ]／
[Ｓ]および特定の[Ａｌ]量のバランスの下で、二重構造
介在物を得ることが難しくなる。Ｃを多量にすると、靱
性や被削性も低くなるので、０．８％という上限を設け
た。
【００１０】Ｓｉ：０．０１〜２．５％
Ｓｉは溶製時の脱酸剤として鋼の成分となり、焼入性を
高める働きもある。この効果は、０．０１％に達しない
少量では期待できない。ＳｉもまたＳの活量を増大させ
るので、多量の存在は、多量のＣと同じ問題を生じ、二
重構造介在物の生成を妨げるおそれがある。多量のＳｉ
は延性を損ない、塑性加工時に割れが発生しやすくなる
こともあって、２．５％が添加量の上限である。
高める働きもある。この効果は、０．０１％に達しない
少量では期待できない。ＳｉもまたＳの活量を増大させ
るので、多量の存在は、多量のＣと同じ問題を生じ、二
重構造介在物の生成を妨げるおそれがある。多量のＳｉ
は延性を損ない、塑性加工時に割れが発生しやすくなる
こともあって、２．５％が添加量の上限である。
【００１１】Ｍｎ：０．１〜３．５％
Ｍｎは、硫化物を生成する重要な元素である。０．１％
未満の量では、介在物の量が足りないが、３．５％を超
える過大な含有量になると、鋼を硬くして被削性を低下
させる。
未満の量では、介在物の量が足りないが、３．５％を超
える過大な含有量になると、鋼を硬くして被削性を低下
させる。
【００１２】Ｓ：０．０１〜０．２％
Ｓは被削性の向上にとって、有用というより、不可欠な
成分であって、０．０１％以上を存在させる。Ｓ含有量
と工具寿命比との関係をプロットしたのが、図２のグラ
フである。このグラフは、工具寿命比５以上の目標を達
成するには、Ｓ：０．０１％以上を必要とすることを示
している。Ｓ量が０．２％を超えると、靱性と延性を悪
くするばかりか、ＣａとＣａＳを生成する。ＣａＳは融
点が高いため、鋳造工程の障害になる。
成分であって、０．０１％以上を存在させる。Ｓ含有量
と工具寿命比との関係をプロットしたのが、図２のグラ
フである。このグラフは、工具寿命比５以上の目標を達
成するには、Ｓ：０．０１％以上を必要とすることを示
している。Ｓ量が０．２％を超えると、靱性と延性を悪
くするばかりか、ＣａとＣａＳを生成する。ＣａＳは融
点が高いため、鋳造工程の障害になる。
【００１３】Ａｌ：０．００１〜０．０２０％
酸化物系介在物の組成を適切に調整する上で必要であ
り、少なくとも０．００１％を添加する。０．２０％を
超えると硬質のアルミナクラスターを生成し、これが鋼
の被削性を損なう。
り、少なくとも０．００１％を添加する。０．２０％を
超えると硬質のアルミナクラスターを生成し、これが鋼
の被削性を損なう。
【００１４】Ｃａ：０．０００５〜０．０２％
Ｃａは、本発明の鋼にとってきわめて重要な成分であ
る。硫化物中にＣａを含有させるために、０．０００５
％以上の添加を必須とする。一方、０．０２％を上回る
過剰のＣａの添加は、前記した高融点のＣａＳの生成を
招き、鋳造の障害になる。
る。硫化物中にＣａを含有させるために、０．０００５
％以上の添加を必須とする。一方、０．０２％を上回る
過剰のＣａの添加は、前記した高融点のＣａＳの生成を
招き、鋳造の障害になる。
【００１５】Ｏ：０．０００５〜０．０１％
Ｏは酸化物の生成に必要な元素である。過度に脱酸した
鋼においては高融点のＣａＳを多量に生成させ、鋳造の
支障になるから、少なくとも０．０００５％、好ましく
は０．０１５％を超えるＯが必要である。一方、０．０
１％を超えるＯは、多量の硬質な酸化物をもたらし、被
削性が悪くなるとともに、所望のカルシウム硫化物の生
成が困難になる。
鋼においては高融点のＣａＳを多量に生成させ、鋳造の
支障になるから、少なくとも０．０００５％、好ましく
は０．０１５％を超えるＯが必要である。一方、０．０
１％を超えるＯは、多量の硬質な酸化物をもたらし、被
削性が悪くなるとともに、所望のカルシウム硫化物の生
成が困難になる。
【００１６】Ｐは、鋼の靱性にとっては有害であり、
０．２％を超えて存在させることは好ましくない。しか
しこの限界以下で、０．００１％以上のＰの存在は、被
削性、とくに仕上面性状を改善する成分として役立つ。
０．２％を超えて存在させることは好ましくない。しか
しこの限界以下で、０．００１％以上のＰの存在は、被
削性、とくに仕上面性状を改善する成分として役立つ。
【００１７】本発明の機械構造用の快削鋼は、上記した
基本的な合金組成に加えて、鋼の用途により必要となる
ところに従い、つぎのグループに属する元素の１種また
は２種以上を、規定する組成範囲内で、追加的に含有す
ることができる。それらの変更態様において、任意に添
加することができる各合金成分の働きと、組成範囲の限
定理由を、つぎに述べる。
基本的な合金組成に加えて、鋼の用途により必要となる
ところに従い、つぎのグループに属する元素の１種また
は２種以上を、規定する組成範囲内で、追加的に含有す
ることができる。それらの変更態様において、任意に添
加することができる各合金成分の働きと、組成範囲の限
定理由を、つぎに述べる。
【００１８】Ｃｒ：３．５％以下、Ｍｏ：２．０％以下
ＣｒおよびＭｏは、焼入性を高めるので、適量を添加す
るとよい。しかし、多量に添加すると熱間加工性を損ね
て、割れを招く。コスト面の配慮もあって、それぞれの
上限を、Ｃｒは３．５％、Ｍｏは２．０％と定めた。
るとよい。しかし、多量に添加すると熱間加工性を損ね
て、割れを招く。コスト面の配慮もあって、それぞれの
上限を、Ｃｒは３．５％、Ｍｏは２．０％と定めた。
【００１９】Ｎｉ：４．０％以下
Ｎｉも、ＣｒおよびＭｏと同様に焼入性を高めるが、被
削性にはマイナスの存在である。それと、コストを考え
て、４．０％を上限とした。
削性にはマイナスの存在である。それと、コストを考え
て、４．０％を上限とした。
【００２０】Ｃｕ：２．０％以下
Ｃｕは、組織を緻密にし、強度を高める。多量の添加
は、熱間加工性にとっても、被削性にとっても好ましく
ないから、２．０％以下の添加に止める。
は、熱間加工性にとっても、被削性にとっても好ましく
ないから、２．０％以下の添加に止める。
【００２１】Ｂ：０．０００５〜０．０１％
Ｂは微量の添加で焼入性を高める。この効果を得るに
は、０．０００５％以上の添加を必要とする。０．０１
％を超える添加は、熱間加工性を損ねて有害である。
は、０．０００５％以上の添加を必要とする。０．０１
％を超える添加は、熱間加工性を損ねて有害である。
【００２２】Ｎｂ：０．２％以下
Ｎｂは、高温における結晶粒の粗大化を防ぐ上で有用で
ある。その効果は量の増大につれて飽和するので、０．
２％以下の範囲で添加するのが得策である。
ある。その効果は量の増大につれて飽和するので、０．
２％以下の範囲で添加するのが得策である。
【００２３】Ｔｉ：０．２％以下
ＴｉはＮと結合してＴｉＮをつくり、Ｂの焼入性向上効
果を発揮させる働きがある。ＴｉＮが多量にすぎると、
熱間加工性を低下させるから、０．２％を添加量の限界
とする。
果を発揮させる働きがある。ＴｉＮが多量にすぎると、
熱間加工性を低下させるから、０．２％を添加量の限界
とする。
【００２４】Ｖ：０．５％以下
ＶはＣやＮと結合して炭窒化物をつくり、結晶粒を微細
化する。この効果は、０．５％を超えると飽和する。
化する。この効果は、０．５％を超えると飽和する。
【００２５】Ｎ：０．００１〜０．０４％
Ｎは結晶粒の粗大化を防止するのに有効な成分であり、
この効果を得るためには、０．００１％以上の存在が必
要である。過大なＮ量は鋳造欠陥などを引き起こすか
ら、０．０４％を上限とした。
この効果を得るためには、０．００１％以上の存在が必
要である。過大なＮ量は鋳造欠陥などを引き起こすか
ら、０．０４％を上限とした。
【００２６】Ｔａ：０．５％以下、Ｚｒ：０．５％以下
ＴａもＺｒも、ともに結晶粒を微細化し、靱性を向上さ
せる働きがあるので、一方または両方を添加するとよ
い。添加量は（併用の場合は合計で）、効果が飽和する
０．５％までに止めるのが得策である。
せる働きがあるので、一方または両方を添加するとよ
い。添加量は（併用の場合は合計で）、効果が飽和する
０．５％までに止めるのが得策である。
【００２７】Ｍｇ：０．０２％以下
Ｍｇを適量添加すると、酸化物を微細に分散させる効果
が得られる。多量に添加すると、効果が飽和するばかり
でなく、二重構造介在物の生成量が減少するので、０．
０２％を上限とした。
が得られる。多量に添加すると、効果が飽和するばかり
でなく、二重構造介在物の生成量が減少するので、０．
０２％を上限とした。
【００２８】Ｐｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．４％以下
ともに、被削性改善元素である。Ｐｂは、単独で、また
は硫化物の外周に付着する形で存在し、それ自身が被削
性を高める。０．４％という上限は、これ以上のＰｂを
添加しても鋼に溶解せず、凝集・沈殿して鋼の欠陥にな
ることを理由に設けた。Ｂｉも同様である。
は硫化物の外周に付着する形で存在し、それ自身が被削
性を高める。０．４％という上限は、これ以上のＰｂを
添加しても鋼に溶解せず、凝集・沈殿して鋼の欠陥にな
ることを理由に設けた。Ｂｉも同様である。
【００２９】Ｓｅ：０．４％以下、Ｔｅ：０．２％以
下、Ｓｎ：０．１％以下、Ｓｂ：０．１％以下およびＴ
ｌ：０．０５％以下 これらも、被削性改善元素である。それぞれの上限０．
４％、０．２％、０．１％および０．０５％は、熱間加
工性への悪影響を考慮して定めた。
下、Ｓｎ：０．１％以下、Ｓｂ：０．１％以下およびＴ
ｌ：０．０５％以下 これらも、被削性改善元素である。それぞれの上限０．
４％、０．２％、０．１％および０．０５％は、熱間加
工性への悪影響を考慮して定めた。
【００３０】上記の超硬工具切削性にすぐれた機械構造
用の快削鋼を製造する本発明の方法は、基本的な合金組
成の場合についていえば、重量で、Ｃ：０．０５〜０．
８％、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．
５％、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜
０．０２０％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％および
Ｏ：０．０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可避
の不純物およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機械
構造用鋼の製造と同様な精錬により溶製し、その際、
Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜０．０２
０％およびＣａ：０．０００５〜０．０２％の組成範囲
と、下記の条件 ［Ｓ］／［Ｏ］：８〜４０ ［Ｃａ］×［Ｓ］：１×１０-5〜１×１０-3 ［Ｃａ］／［Ｓ］：０．０１〜２０ および ［Ａｌ］：０．００１〜０．０２０％ が満たされるようにＳ、ＡｌおよびＣａを添加すること
を特徴とする。
用の快削鋼を製造する本発明の方法は、基本的な合金組
成の場合についていえば、重量で、Ｃ：０．０５〜０．
８％、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．
５％、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜
０．０２０％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％および
Ｏ：０．０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可避
の不純物およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機械
構造用鋼の製造と同様な精錬により溶製し、その際、
Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜０．０２
０％およびＣａ：０．０００５〜０．０２％の組成範囲
と、下記の条件 ［Ｓ］／［Ｏ］：８〜４０ ［Ｃａ］×［Ｓ］：１×１０-5〜１×１０-3 ［Ｃａ］／［Ｓ］：０．０１〜２０ および ［Ａｌ］：０．００１〜０．０２０％ が満たされるようにＳ、ＡｌおよびＣａを添加すること
を特徴とする。
【００３１】前記した任意添加元素を含有する合金組成
の快削鋼を製造する方法は、原理的には基本的な合金組
成の場合と同じであるが、添加する任意添加元素のグル
ープによって、それを添加すべき時期が異なる。その理
由は、本発明で意図する二重構造介在物の生成を妨げ
ず、かつ生成したものを維持することが肝要だからであ
る。具体的にいえば、二重構造介在物を得るためには、
適度に脱酸された溶鋼中にＣａを添加する必要がある。
それは、ＣａＳを過剰に生成させずにＣａＯヲ生成させ
るためである。このとき、Ａｌが多量に加えられたりす
ると、それによって脱酸状態が変化してしまうので、合
金成分を添加するために投入する添加剤の不純物などに
も、配慮しなければならない。個々の場合について、以
下に説明する。
の快削鋼を製造する方法は、原理的には基本的な合金組
成の場合と同じであるが、添加する任意添加元素のグル
ープによって、それを添加すべき時期が異なる。その理
由は、本発明で意図する二重構造介在物の生成を妨げ
ず、かつ生成したものを維持することが肝要だからであ
る。具体的にいえば、二重構造介在物を得るためには、
適度に脱酸された溶鋼中にＣａを添加する必要がある。
それは、ＣａＳを過剰に生成させずにＣａＯヲ生成させ
るためである。このとき、Ａｌが多量に加えられたりす
ると、それによって脱酸状態が変化してしまうので、合
金成分を添加するために投入する添加剤の不純物などに
も、配慮しなければならない。個々の場合について、以
下に説明する。
【００３２】Ｃｒ、Ｍｏ、ＣｕおよびＮｉからなるグル
ープの元素の場合は、それらを、二重構造介在物の生成
のための調整に先立って、あらかじめ添加する。すなわ
ち、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓｉ：０．０
１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％およびＯ：０．
０００５〜０．０１％に加えて、さらにＣｒ：３．５％
以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎ
ｉ：４．０％以下およびＢ：０．０００５〜０．０１％
の１種または２種以上を含有し、残部が不可避の不純物
およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機械構造用鋼
の製造と同様な精錬により溶製し、上記した操業および
合金元素の添加を行なう。
ープの元素の場合は、それらを、二重構造介在物の生成
のための調整に先立って、あらかじめ添加する。すなわ
ち、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓｉ：０．０
１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％およびＯ：０．
０００５〜０．０１％に加えて、さらにＣｒ：３．５％
以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎ
ｉ：４．０％以下およびＢ：０．０００５〜０．０１％
の１種または２種以上を含有し、残部が不可避の不純物
およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機械構造用鋼
の製造と同様な精錬により溶製し、上記した操業および
合金元素の添加を行なう。
【００３３】Ｎｂ、Ｔｉ、ＶおよびＮからなるグループ
の元素の場合は、二重構造介在物の生成のための調整の
前後どちらでもよいが、添加剤がＡｌを含有する場合、
たとえばＶの添加をフェロバナジウムの投入によって行
なう場合には、上記した理由で、調整が済んだ後に添加
する。すなわち、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、
Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％お
よびＯ：０．０００５〜０．０１％を含有し、場合によ
ってはさらにＣｒ：３．５％以下、Ｍｏ：２．０％以
下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：４．０％以下および
Ｂ：０．０００５〜０．０１％の１種または２種以上を
含有し、残部が不可避の不純物およびＦｅからなる組成
の合金を、通常の機械構造用鋼の製造と同様な精錬によ
り溶製し、上記の操業を行なって二重構造介在物を生成
させたのち、Ｎｂ、Ｔｉ、ＶおよびＮからえらんだ合金
元素の添加を行なう。添加剤に含まれているＡｌが、二
重構造介在物の生成のための成分バランスを崩さないよ
うにすることが、調整後に添加する理由であり、もし追
加されるＡｌが溶鋼中のＳ−Ｃａ−Ａｌのバランスを崩
すようであれば、Ａｌを実質的に含有しないか、または
含有量の低い添加剤を選ばなければならない。
の元素の場合は、二重構造介在物の生成のための調整の
前後どちらでもよいが、添加剤がＡｌを含有する場合、
たとえばＶの添加をフェロバナジウムの投入によって行
なう場合には、上記した理由で、調整が済んだ後に添加
する。すなわち、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、
Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％お
よびＯ：０．０００５〜０．０１％を含有し、場合によ
ってはさらにＣｒ：３．５％以下、Ｍｏ：２．０％以
下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：４．０％以下および
Ｂ：０．０００５〜０．０１％の１種または２種以上を
含有し、残部が不可避の不純物およびＦｅからなる組成
の合金を、通常の機械構造用鋼の製造と同様な精錬によ
り溶製し、上記の操業を行なって二重構造介在物を生成
させたのち、Ｎｂ、Ｔｉ、ＶおよびＮからえらんだ合金
元素の添加を行なう。添加剤に含まれているＡｌが、二
重構造介在物の生成のための成分バランスを崩さないよ
うにすることが、調整後に添加する理由であり、もし追
加されるＡｌが溶鋼中のＳ−Ｃａ−Ａｌのバランスを崩
すようであれば、Ａｌを実質的に含有しないか、または
含有量の低い添加剤を選ばなければならない。
【００３４】Ｔａ、ＺｒおよびＭｇからなるグループの
元素の場合も、上記のＮｂ、Ｔｉ、ＶおよびＮからなる
グループの元素の場合と同様である。
元素の場合も、上記のＮｂ、Ｔｉ、ＶおよびＮからなる
グループの元素の場合と同様である。
【００３５】Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｓｂおよ
びＴｌからなるグループの元素の場合は、それらを、二
重構造介在物の生成のための調整に先立って、あらかじ
め添加する。すなわち、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．
８％、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．
５％およびＯ：０．０００５〜０．０１％に加えて、Ｐ
ｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．４％以下、Ｓｅ：０．４
％以下、Ｔｅ：０．２％以下、Ｓｎ：０．１％以下、Ｓ
ｂ：０．１％以下およびＴｌ：０．０５％以下の１種ま
たは２種以上を含有し、残部が不可避の不純物およびＦ
ｅからなる組成の合金を、通常の機械構造用鋼の製造と
同様な精錬により溶製し、上記した操業を行なう。二重
構造介在物の生成ののちに合金元素の添加を行なうと、
添加によって溶鋼が撹拌され、せっかく生成した二重構
造介在物が浮上し、分離してしまうおそれがあるからで
ある。
びＴｌからなるグループの元素の場合は、それらを、二
重構造介在物の生成のための調整に先立って、あらかじ
め添加する。すなわち、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．
８％、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．
５％およびＯ：０．０００５〜０．０１％に加えて、Ｐ
ｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．４％以下、Ｓｅ：０．４
％以下、Ｔｅ：０．２％以下、Ｓｎ：０．１％以下、Ｓ
ｂ：０．１％以下およびＴｌ：０．０５％以下の１種ま
たは２種以上を含有し、残部が不可避の不純物およびＦ
ｅからなる組成の合金を、通常の機械構造用鋼の製造と
同様な精錬により溶製し、上記した操業を行なう。二重
構造介在物の生成ののちに合金元素の添加を行なうと、
添加によって溶鋼が撹拌され、せっかく生成した二重構
造介在物が浮上し、分離してしまうおそれがあるからで
ある。
【００３６】本発明にしたがう機械構造用の快削鋼の内
部に存在する介在物の形態の、典型的な例を、図１のＳ
ＥＭ像に示す。介在物は二重構造であって、ＥＰＭＡ分
析によれば、芯部はＣａ，Ｍｇ，ＳｉおよびＡｌの酸化
物であり、その周囲を、ＣａＳを含有するＭｎＳが取囲
んでいる。このような介在物の形態は、後に論じる機構
を通じて、本発明で目標とした、工具寿命比５という被
削性を達成するために必要なものであり、このような介
在物の形態を実現するための条件が、これも前記した操
業条件である。以下に、それらの条件がもつ意義を説明
する。
部に存在する介在物の形態の、典型的な例を、図１のＳ
ＥＭ像に示す。介在物は二重構造であって、ＥＰＭＡ分
析によれば、芯部はＣａ，Ｍｇ，ＳｉおよびＡｌの酸化
物であり、その周囲を、ＣａＳを含有するＭｎＳが取囲
んでいる。このような介在物の形態は、後に論じる機構
を通じて、本発明で目標とした、工具寿命比５という被
削性を達成するために必要なものであり、このような介
在物の形態を実現するための条件が、これも前記した操
業条件である。以下に、それらの条件がもつ意義を説明
する。
【００３７】ＣａＯ含有量が８〜６２重量％の酸化物系
介在物と接して存在する、１．０重量％以上のＣａを含
有する硫化物系介在物の占有面積が、視野面積３．５mm
２当たり２．０×１０-4mm２以上上記の条件を満たす介
在物の占有面積と、超硬工具による旋削を行なったとき
に得られる工具寿命と、同一Ｓ含有量のイオウ快削鋼が
示す工具寿命に対する比との相関を、図３のグラフに示
す。このデータは、本発明に従うＳ４５Ｃ系の快削鋼に
対して旋削を行なって得たものであって、工具寿命比５
以上の結果は、二重構造介在物が２．０×１０-4mm２以
上を占めたときに達成できることを示している。
介在物と接して存在する、１．０重量％以上のＣａを含
有する硫化物系介在物の占有面積が、視野面積３．５mm
２当たり２．０×１０-4mm２以上上記の条件を満たす介
在物の占有面積と、超硬工具による旋削を行なったとき
に得られる工具寿命と、同一Ｓ含有量のイオウ快削鋼が
示す工具寿命に対する比との相関を、図３のグラフに示
す。このデータは、本発明に従うＳ４５Ｃ系の快削鋼に
対して旋削を行なって得たものであって、工具寿命比５
以上の結果は、二重構造介在物が２．０×１０-4mm２以
上を占めたときに達成できることを示している。
【００３８】［Ａｌ］：０．００１〜０．０２０％
［Ａｌ］含有量と工具寿命比との相関をプロットして得
たのが、図４のグラフである。このグラフは、工具寿命
比５以上の目標達成のためには、［Ａｌ］含有量が上記
した範囲内にあることの必要性を示している。
たのが、図４のグラフである。このグラフは、工具寿命
比５以上の目標達成のためには、［Ａｌ］含有量が上記
した範囲内にあることの必要性を示している。
【００３９】［Ｓ］／［Ｏ］：８〜４０
種々のＳ含有量およびＯ含有量をもつ機械構造用の快削
鋼において、工具寿命比５以上の目標を達成できるか否
かを、異なるプロットにより区別したのが、図５のグラ
フである。目標を達成したもの（●プロット）は、
［Ｓ］／［Ｏ］＝８の直線と［Ｓ］／［Ｏ］＝４０の直
線とに挟まれた三角形の領域内にあり、そうでないもの
（×プロット）は領域外にあることがわかる。
鋼において、工具寿命比５以上の目標を達成できるか否
かを、異なるプロットにより区別したのが、図５のグラ
フである。目標を達成したもの（●プロット）は、
［Ｓ］／［Ｏ］＝８の直線と［Ｓ］／［Ｏ］＝４０の直
線とに挟まれた三角形の領域内にあり、そうでないもの
（×プロット）は領域外にあることがわかる。
【００４０】［Ｃａ］／［Ｓ］：０．０１〜２０
［Ｃａ］×［Ｓ］：１×１０-5〜１×１０-3
上記と同様に、種々のＳ含有量およびＣａ含有量をもつ
機械構造用の快削鋼において、工具寿命比５以上の目標
を達成できるか否かを示したのが、図５のグラフであ
る。目標を達成したもの（●プロット）は、［Ｃａ］／
［Ｓ］が０．０１である直線と０．２０である直線とに
挟まれ、かつ、［Ｃａ］×［Ｓ］が１×１０-5である直
線と１×１０-3である直線とに挟まれた四辺形の領域に
集中していることがわかる。上記の［Ｓ］／［Ｏ］、
［Ｃａ］／［Ｓ］および［Ｃａ］×［Ｓ］の条件を同時
にみたすものは、すべて工具寿命比５以上の目標を達成
している。
機械構造用の快削鋼において、工具寿命比５以上の目標
を達成できるか否かを示したのが、図５のグラフであ
る。目標を達成したもの（●プロット）は、［Ｃａ］／
［Ｓ］が０．０１である直線と０．２０である直線とに
挟まれ、かつ、［Ｃａ］×［Ｓ］が１×１０-5である直
線と１×１０-3である直線とに挟まれた四辺形の領域に
集中していることがわかる。上記の［Ｓ］／［Ｏ］、
［Ｃａ］／［Ｓ］および［Ｃａ］×［Ｓ］の条件を同時
にみたすものは、すべて工具寿命比５以上の目標を達成
している。
【００４１】本発明の機械構造用鋼がすぐれた超硬切削
性を示す理由として発明者らが考えているのは、以下に
説明するような、二重構造介在物による工具表面のより
よい保護および潤滑の機構である。
性を示す理由として発明者らが考えているのは、以下に
説明するような、二重構造介在物による工具表面のより
よい保護および潤滑の機構である。
【００４２】図１に例示した二重構造介在物は、芯部が
ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３系の複合酸化物であり、その周りを
（Ｃａ，Ｍｎ）Ｓ系の複合硫化物が取り巻いている。こ
の酸化物は、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の中では低融点のも
のであり、一方、複合硫化物は、単純な硫化物ＭｎＳよ
りも高融点である。この二重構造介在物は、酸化物をＣ
ａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の低融点のものにすることにより、
確実に硫化物が酸化物を取り巻く形で析出する。切削に
あたって硫化物系介在物が軟化して工具表面を被覆し、
保護するという作用はよく知られているが、硫化物だけ
しか存在しないと、この被膜の生成および維持は安定し
ない。発明者らの見出したところでは、硫化物系介在物
にＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の低融点酸化物が共存すると、
被膜が安定に生成する上、（Ｃａ，Ｍｎ）Ｓ系の複合硫
化物は、単純なＭｎＳよりも、潤滑性能が高い。
ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３系の複合酸化物であり、その周りを
（Ｃａ，Ｍｎ）Ｓ系の複合硫化物が取り巻いている。こ
の酸化物は、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の中では低融点のも
のであり、一方、複合硫化物は、単純な硫化物ＭｎＳよ
りも高融点である。この二重構造介在物は、酸化物をＣ
ａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の低融点のものにすることにより、
確実に硫化物が酸化物を取り巻く形で析出する。切削に
あたって硫化物系介在物が軟化して工具表面を被覆し、
保護するという作用はよく知られているが、硫化物だけ
しか存在しないと、この被膜の生成および維持は安定し
ない。発明者らの見出したところでは、硫化物系介在物
にＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の低融点酸化物が共存すると、
被膜が安定に生成する上、（Ｃａ，Ｍｎ）Ｓ系の複合硫
化物は、単純なＭｎＳよりも、潤滑性能が高い。
【００４３】（Ｃａ，Ｍｎ）Ｓ系の複合硫化物が工具表
面に被膜を形成する意義は、「熱拡散摩耗」とよばれる
超硬工具の摩耗を抑制する効果にある。熱拡散摩耗は、
工具が切削対象から生じる切り屑に高温で接すると、工
具材料を構成するタングステン・カーバイドＷＣに代表
される炭化物が熱分解して、Ｃが切り屑金属中に拡散し
て失われる結果、工具が脆くなって進む摩耗である。潤
滑性の高い被膜が工具表面に生成すると、工具の温度上
昇が防がれて、Ｃの拡散が抑制される。
面に被膜を形成する意義は、「熱拡散摩耗」とよばれる
超硬工具の摩耗を抑制する効果にある。熱拡散摩耗は、
工具が切削対象から生じる切り屑に高温で接すると、工
具材料を構成するタングステン・カーバイドＷＣに代表
される炭化物が熱分解して、Ｃが切り屑金属中に拡散し
て失われる結果、工具が脆くなって進む摩耗である。潤
滑性の高い被膜が工具表面に生成すると、工具の温度上
昇が防がれて、Ｃの拡散が抑制される。
【００４４】本発明の快削鋼の二重構造介在物ＣａＯ−
Ａｌ２Ｏ３／（Ｃａ，Ｍｎ）Ｓは、観点を変えてみれ
ば、従来のイオウ快削鋼の介在物であるＭｎＳと、従来
のカルシウム快削鋼の介在物であるアノルサイトＣａＯ
・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２との、それぞれの利点を併せ
もつものということができる。ＭｎＳは、工具表面にお
いて潤滑性を示すが、被膜の安定性がいまひとつであ
り、熱拡散摩耗に対しては無力である。一方、ＣａＯ・
Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２は、安定な被膜を形成して熱拡
散摩耗を防ぐが、潤滑性に乏しい。これに対し本発明の
二重構造介在物は、安定な被膜を形成して熱拡散摩耗を
効果的に防止するとともに、よりよい潤滑性を示す。
Ａｌ２Ｏ３／（Ｃａ，Ｍｎ）Ｓは、観点を変えてみれ
ば、従来のイオウ快削鋼の介在物であるＭｎＳと、従来
のカルシウム快削鋼の介在物であるアノルサイトＣａＯ
・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２との、それぞれの利点を併せ
もつものということができる。ＭｎＳは、工具表面にお
いて潤滑性を示すが、被膜の安定性がいまひとつであ
り、熱拡散摩耗に対しては無力である。一方、ＣａＯ・
Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２は、安定な被膜を形成して熱拡
散摩耗を防ぐが、潤滑性に乏しい。これに対し本発明の
二重構造介在物は、安定な被膜を形成して熱拡散摩耗を
効果的に防止するとともに、よりよい潤滑性を示す。
【００４５】このような二重構造介在物の生成は、前述
のように低融点の複合酸化物を用意することから始まる
ので、まず［Ａｌ］量が重要であって、少なくとも０．
００１％の存在が必要である。［Ａｌ］が多量に過ぎる
と、複合酸化物の融点が高くなってしまうから、０．０
２０％以内にする。つぎに、ＣａＳの生成量を調節する
ために、［Ｃａ］×［Ｓ］および［Ｃａ］／［Ｓ］を、
前記した値にコントロールするわけである。
のように低融点の複合酸化物を用意することから始まる
ので、まず［Ａｌ］量が重要であって、少なくとも０．
００１％の存在が必要である。［Ａｌ］が多量に過ぎる
と、複合酸化物の融点が高くなってしまうから、０．０
２０％以内にする。つぎに、ＣａＳの生成量を調節する
ために、［Ｃａ］×［Ｓ］および［Ｃａ］／［Ｓ］を、
前記した値にコントロールするわけである。
【００４６】上述した機構は仮説ではなく、実証を伴っ
ている。図７は、本発明の快削鋼を旋削した後の超硬工
具表面の状態と、そこに付着した溶融介在物の分析結果
とを、在来のイオウ快削鋼を旋削した場合と対比して示
したものである。まず外観において、本発明の快削鋼を
旋削した工具の表面は、摩耗の状況が従来技術とは異な
っていることが明らかである。つぎに、付着した介在物
をみると、両者ともＳが高い濃度で存在し、硫化物の被
膜が生成していることが確認できるが、本発明の快削鋼
を旋削した工具には、Ｃａの多量の付着が認められ、こ
の被膜が（Ｃａ，Ｍｎ）Ｓ系のものであることがわか
る。一方、在来のイオウ快削鋼の介在物にはＣａの存在
が認められない。
ている。図７は、本発明の快削鋼を旋削した後の超硬工
具表面の状態と、そこに付着した溶融介在物の分析結果
とを、在来のイオウ快削鋼を旋削した場合と対比して示
したものである。まず外観において、本発明の快削鋼を
旋削した工具の表面は、摩耗の状況が従来技術とは異な
っていることが明らかである。つぎに、付着した介在物
をみると、両者ともＳが高い濃度で存在し、硫化物の被
膜が生成していることが確認できるが、本発明の快削鋼
を旋削した工具には、Ｃａの多量の付着が認められ、こ
の被膜が（Ｃａ，Ｍｎ）Ｓ系のものであることがわか
る。一方、在来のイオウ快削鋼の介在物にはＣａの存在
が認められない。
【００４７】図８は、工具の表面で軟化溶融した上記３
種の介在物、すなわちイオウ快削鋼のそれ（ＭｎＳ）、
カルシウム快削鋼のそれ（アノルサイト）および本発明
の快削鋼のそれ（二重構造介在物）が示す動摩擦係数
を、ある範囲の切削速度において測定した結果を示すグ
ラフである。このグラフから、本発明の二重構造介在物
が高い潤滑性能を示すことが認められる。
種の介在物、すなわちイオウ快削鋼のそれ（ＭｎＳ）、
カルシウム快削鋼のそれ（アノルサイト）および本発明
の快削鋼のそれ（二重構造介在物）が示す動摩擦係数
を、ある範囲の切削速度において測定した結果を示すグ
ラフである。このグラフから、本発明の二重構造介在物
が高い潤滑性能を示すことが認められる。
【００４８】
【実施例】以下の実施例および比較例においては、アー
ク炉で原料の鋼を溶解し、取鍋精錬炉で成分調整を行な
い、真空脱ガス炉で酸素量を調節したのち、Ｓ，Ｃａお
よびＡｌを添加し、場合によってはさらに合金元素を添
加して、各表に示す組成の合金とした。それぞれの溶湯
をインゴットに鋳造し、そこから径７２mmの丸棒型の試
験片を採取して、超硬工具を用いたつぎの条件の旋削を
行なって、被削性を測定した。 速度：２００ｍ／分 送り：０．２mm／回転 深
さ：２．０mm Ｓ含有量が０．０１〜０．２％の範囲にあるイオウ快削
鋼の工具寿命を標準として、その５倍の工具寿命が達成
できたとき被削性良好（○印）、そうでないとき不良
（×）とした。
ク炉で原料の鋼を溶解し、取鍋精錬炉で成分調整を行な
い、真空脱ガス炉で酸素量を調節したのち、Ｓ，Ｃａお
よびＡｌを添加し、場合によってはさらに合金元素を添
加して、各表に示す組成の合金とした。それぞれの溶湯
をインゴットに鋳造し、そこから径７２mmの丸棒型の試
験片を採取して、超硬工具を用いたつぎの条件の旋削を
行なって、被削性を測定した。 速度：２００ｍ／分 送り：０．２mm／回転 深
さ：２．０mm Ｓ含有量が０．０１〜０．２％の範囲にあるイオウ快削
鋼の工具寿命を標準として、その５倍の工具寿命が達成
できたとき被削性良好（○印）、そうでないとき不良
（×）とした。
【００４９】［実施例１］Ｓ４５Ｃ系を対象にして本発
明を適用した。合金組成を表１（実施例）および表２
（比較例）に示し、各快削鋼の成分比すなわち［Ｓ］／
［Ｏ］、［Ｃａ］×［Ｓ］・１０-3および［Ｃａ］／
［Ｓ］の値と、介在物の形態、保護被膜の形成および被
削性とを、まとめて表３（実施例）および表４（比較
例）に示した。
明を適用した。合金組成を表１（実施例）および表２
（比較例）に示し、各快削鋼の成分比すなわち［Ｓ］／
［Ｏ］、［Ｃａ］×［Ｓ］・１０-3および［Ｃａ］／
［Ｓ］の値と、介在物の形態、保護被膜の形成および被
削性とを、まとめて表３（実施例）および表４（比較
例）に示した。
【００５０】表１ Ｓ４５Ｃ系実施例 合金組成（重量
％、残部Ｆｅ）
％、残部Ｆｅ）
【００５１】表２ Ｓ４５Ｃ系比較例 合金組成（重量
％、残部Ｆｅ）
％、残部Ｆｅ）
【００５２】
【００５３】
【００５４】［実施例２］Ｓ１５Ｃ系の快削鋼につい
て、実施例１と同様に、合金の溶製および被削性の試験
を行なった。合金組成を表５（実施例）および表６（比
較例）に、試験結果を表７（実施例）および表８（比較
例）に、それぞれ示す。
て、実施例１と同様に、合金の溶製および被削性の試験
を行なった。合金組成を表５（実施例）および表６（比
較例）に、試験結果を表７（実施例）および表８（比較
例）に、それぞれ示す。
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】［実施例３］Ｓ５５Ｃ系快削鋼について、
実施例１と同様に、合金の溶製および被削性の試験を行
なった。合金組成を表９（実施例）および表１０（比較
例）に、試験結果を表１１（実施例）および表１２（比
較例）に、それぞれ示す。
実施例１と同様に、合金の溶製および被削性の試験を行
なった。合金組成を表９（実施例）および表１０（比較
例）に、試験結果を表１１（実施例）および表１２（比
較例）に、それぞれ示す。
【００６０】
【００６１】
【００６２】
【００６３】
【００６４】［実施例４］ＳＣｒ４１５系快削鋼につい
て、実施例１と同様に合金の溶製および被削性の試験を
行なった。合金組成を表１３（実施例）および表１４
（比較例）に、試験結果を表１５（実施例）および表１
６（比較例）に、それぞれ示す。
て、実施例１と同様に合金の溶製および被削性の試験を
行なった。合金組成を表１３（実施例）および表１４
（比較例）に、試験結果を表１５（実施例）および表１
６（比較例）に、それぞれ示す。
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【００６８】
【００６９】［実施例５］ＳＣＭ４４０系快削鋼につい
て、実施例１と同様に，合金の溶製および被削性の試験
を行なった。合金組成を表１７（実施例）および表１８
（比較例）に、試験結果を表１９（実施例）および表２
０（比較例）に、それぞれ示す。
て、実施例１と同様に，合金の溶製および被削性の試験
を行なった。合金組成を表１７（実施例）および表１８
（比較例）に、試験結果を表１９（実施例）および表２
０（比較例）に、それぞれ示す。
【００７０】
【００７１】
【００７２】
【００７３】
【００７４】
【発明の効果】本発明の機械構造用の快削鋼には、高い
被削性をもたらす介在物とくに二重構造介在物が、最適
の形態で存在するから、超硬工具による切削において、
在来のイオウ快削鋼に対して工具寿命が５倍以上という
目標を容易に達成することができる、すぐれた被削性を
実現した。
被削性をもたらす介在物とくに二重構造介在物が、最適
の形態で存在するから、超硬工具による切削において、
在来のイオウ快削鋼に対して工具寿命が５倍以上という
目標を容易に達成することができる、すぐれた被削性を
実現した。
【００７５】これまでの快削鋼において、良好な被削性
を与える介在物の形態に関しては、ある程度の考察が行
なわれていたが、そのような介在物を高い再現性をもっ
て作り出す手段に関しては、いまひとつ満足できないの
が実状であった。本発明はこの点において従来技術の隘
路を突破したものであり、前記の操業条件を満たす製造
を行なうことにより、常にすぐれた超硬工具切削性をも
つ機械構造用の快削鋼が製造できる。
を与える介在物の形態に関しては、ある程度の考察が行
なわれていたが、そのような介在物を高い再現性をもっ
て作り出す手段に関しては、いまひとつ満足できないの
が実状であった。本発明はこの点において従来技術の隘
路を突破したものであり、前記の操業条件を満たす製造
を行なうことにより、常にすぐれた超硬工具切削性をも
つ機械構造用の快削鋼が製造できる。
【図１】 本発明にしたがう機械構造用の快削鋼中の、
介在物の形状を示す顕微鏡写真。
介在物の形状を示す顕微鏡写真。
【図２】 機械構造用の快削鋼における、Ｓ含有量と工
具寿命比との関係をプロットしたグラフ。
具寿命比との関係をプロットしたグラフ。
【図３】 機械構造用の快削鋼中において、「二重構造
介在物」が占める面積と工具寿命比との関係を示すグラ
フ。
介在物」が占める面積と工具寿命比との関係を示すグラ
フ。
【図４】 機械構造用の快削鋼における、Ａｌ含有量と
工具寿命比との関係をプロットしたグラフ。
工具寿命比との関係をプロットしたグラフ。
【図５】 種々のＳ含有量およびＯ含有量をもつ機械構
造用の快削鋼において、工具寿命比５以上の目標が達成
できたか否かを示したグラフ。
造用の快削鋼において、工具寿命比５以上の目標が達成
できたか否かを示したグラフ。
【図６】 種々のＳ含有量およびＣａ含有量をもつ機械
構造用の快削鋼において、工具寿命比５以上の目標が達
成できたか否かを示したグラフ。
構造用の快削鋼において、工具寿命比５以上の目標が達
成できたか否かを示したグラフ。
【図７】 本発明の機械構造用の快削鋼を旋削した超硬
工具の表面の状況を示す顕微鏡写真、および付着した溶
融介在物の成分を示す電子線マイクロアナライザの分析
結果を示す写真。
工具の表面の状況を示す顕微鏡写真、および付着した溶
融介在物の成分を示す電子線マイクロアナライザの分析
結果を示す写真。
【図８】 工具の表面で軟化溶融した介在物が示す動摩
擦係数を、従来のイオウ快削鋼およびカルシウム快削鋼
のそれらと比較して示すグラフ。
擦係数を、従来のイオウ快削鋼およびカルシウム快削鋼
のそれらと比較して示すグラフ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２１Ｃ 7/04 Ｃ２１Ｃ 7/04 Ｆ
7/10 7/10
Ｃ２２Ｃ 38/60 Ｃ２２Ｃ 38/60
Claims (10)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓ
ｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％、
Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜０．０２
０％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％およびＯ：０．
０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可避の不純物
およびＦｅからなる合金組成を有し、ＣａＯ含有量が８
〜６２重量％の酸化物系介在物と接して存在する、１．
０重量％以上のＣａを含有する硫化物系介在物の占有面
積が、視野面積３．５mm２当たり２．０×１０-4mm２以
上であることを特徴とする超硬工具切削性にすぐれた機
械構造用の快削鋼。 - 【請求項２】 請求項１に規定した合金成分に加えて、
さらに、Ｃｒ：３．５％以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｃ
ｕ：２．０％以下、Ｎｉ：４．０％以下およびＢ：０．
０００５〜０．０１％の１種または２種以上を含有する
超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快削鋼。 - 【請求項３】 請求項１に規定した合金成分に加えて、
さらに、Ｎｂ：０．２％以下、Ｔｉ：０．２％以下、
Ｖ：０．５％以下およびＮ：０．０４％以下の１種また
は２種以上を含有する超硬工具切削性にすぐれた機械構
造用の快削鋼。 - 【請求項４】 請求項１に規定した合金成分に加えて、
さらに、Ｔａ：０．５％以下、Ｚｒ：０．５％以下およ
びＭｇ：０．０２％以下の１種または２種以上を含有す
る超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快削鋼。 - 【請求項５】 請求項１に規定した合金成分に加えて、
さらに、Ｐｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．４％以下、Ｓ
ｅ：０．４％以下、Ｔｅ：０．２％以下、Ｓｎ：０．１
％以下、Ｓｂ：０．１％以下およびＴｌ：０．０５％以
下の１種または２種以上を含有する超硬工具切削性にす
ぐれた機械構造用の快削鋼。 - 【請求項６】 請求項１に記載した快削鋼を製造する方
法であって、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓ
ｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％およ
びＯ：０．０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可
避の不純物およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機
械構造用鋼の製造と同様な精錬により溶製し、その際、
Ｓ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜０．０２
０％およびＣａ：０．０００５〜０．０２％の組成範囲
と、下記の条件 ［Ｓ］／［Ｏ］：８〜４０ ［Ｃａ］×［Ｓ］：１×１０-5〜１×１０-3 ［Ｃａ］／［Ｓ］：０．０１〜２０ および ［Ａｌ］：０．００１〜０．０２０％ が満たされるようにＳ、ＡｌおよびＣａを添加すること
を特徴とする、超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の
快削鋼の製造方法。 - 【請求項７】 請求項２に記載した快削鋼を製造する方
法であって、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓ
ｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％およ
びＯ：０．０００５〜０．０１％に加えて、さらにＣ
ｒ：３．５％以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｃｕ：２．０
％以下、Ｎｉ：４．０％以下およびＢ：０．０００５〜
０．０１％の１種または２種以上を含有し、残部が不可
避の不純物およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機
械構造用鋼の製造と同様な精錬により溶製し、請求項６
に記載の操業および合金元素の添加を行なうことを特徴
とする、超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快削鋼
の製造方法。 - 【請求項８】 請求項３に記載した快削鋼を製造する方
法であって、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓ
ｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％およ
びＯ：０．０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可
避の不純物およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機
械構造用鋼の製造と同様な精錬により溶製し、請求項６
に記載の操業および合金元素の添加を行なったのち、Ｎ
ｂ：０．２％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｖ：０．５％
以下およびＮ：０．０４％以下の１種または２種以上を
添加することを特徴とする、超硬工具切削性にすぐれた
機械構造用の快削鋼の製造方法。 - 【請求項９】 請求項４に記載した快削鋼を製造する方
法であって、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓ
ｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％およ
びＯ：０．０００５〜０．０１％を含有し、残部が不可
避の不純物およびＦｅからなる組成の合金を、通常の機
械構造用鋼の製造と同様な精錬により溶製し、請求項６
に記載の操業および合金元素の添加を行なったのち、Ｔ
ａ：０．５％以下、Ｚｒ：０．５％以下およびＭｇ：
０．０２％以下の１種または２種以上を添加することを
特徴とする、超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快
削鋼の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項５に記載した快削鋼を製造する
方法であって、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．８％、Ｓ
ｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３．５％およ
びＯ：０．０００５〜０．０１％に加えて、Ｐｂ：０．
４％以下、Ｂｉ：０．４％以下、Ｓｅ：０．４％以下、
Ｔｅ：０．２％以下、Ｓｎ：０．１％以下、Ｓｂ：０．
１％以下およびＴｌ：０．０５％以下の１種または２種
以上を含有し、残部が不可避の不純物およびＦｅからな
る組成の合金を、通常の機械構造用鋼の製造と同様な精
錬により溶製し、請求項６に記載の操業および合金元素
の添加を行なうことを特徴とする、超硬工具切削性にす
ぐれた機械構造用の快削鋼の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001356402A JP3753054B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-11-21 | 超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快削鋼 |
| EP02012409A EP1264912A1 (en) | 2001-06-08 | 2002-06-07 | Free-cutting steel for machine structural use having good machinability in cutting by cemented carbide tool |
| US10/163,571 US6783728B2 (en) | 2001-06-08 | 2002-06-07 | Free-cutting steel for machine structural use having good machinability in cutting by cemented carbide tool |
Applications Claiming Priority (3)
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| JP2001174606 | 2001-06-08 | ||
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| CN104294156A (zh) * | 2014-09-05 | 2015-01-21 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种经济并加工性能优良的高碳耐磨钢管及生产方法 |
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| JP2004068128A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-04 | Daido Steel Co Ltd | 切屑破砕性にすぐれた機械構造用鋼 |
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| KR100825566B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2008-04-25 | 주식회사 포스코 | 피삭성 및 열간압연성이 우수한 환경친화형 무연 쾌삭강 |
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| FR2395323A1 (fr) * | 1977-06-24 | 1979-01-19 | Pompey Acieries | Acier de construction a grains fins, a usinabilite amelioree |
| DE3126984A1 (de) * | 1980-07-09 | 1982-03-25 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe | "stahl fuer den maschinenbau mit ausgezeichneter kaltschmiedbarkeit und zerspanbarkeit" |
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| JP3587348B2 (ja) * | 1998-07-14 | 2004-11-10 | 大同特殊鋼株式会社 | 旋削加工性に優れた機械構造用鋼 |
| JP2000219936A (ja) * | 1999-02-01 | 2000-08-08 | Daido Steel Co Ltd | 快削鋼 |
-
2001
- 2001-11-21 JP JP2001356402A patent/JP3753054B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2002
- 2002-06-07 US US10/163,571 patent/US6783728B2/en not_active Expired - Lifetime
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