JP2003221654A - Free-cutting stainless steel - Google Patents

Free-cutting stainless steel

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JP2003221654A
JP2003221654A JP2002024513A JP2002024513A JP2003221654A JP 2003221654 A JP2003221654 A JP 2003221654A JP 2002024513 A JP2002024513 A JP 2002024513A JP 2002024513 A JP2002024513 A JP 2002024513A JP 2003221654 A JP2003221654 A JP 2003221654A
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free
stainless steel
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Application number
JP2002024513A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Shimizu
哲也 清水
Koichi Ishikawa
浩一 石川
Toshiharu Noda
俊治 野田
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a free-cutting stainless steel with the machinability and the outgassing resistance considerably improved while maintaining the same level of the corrosion resistance, the hot-workability and the cold-workability as those of conventional stainless steel. <P>SOLUTION: The stainless steel contains Fe as its main component either without Ni content or with the Ni content of 2.0 mass% or less if Ni is contained, while containing Cr of 7-35 mass% and C of 0.01-0.4 mass%. If the mass content of Ti is expressed as WTi (mass%) and the mass content of Zr as WZr (mass%), at lest one of Ti and Zr is contained so as to satisfy the formula: 0.03 mass% ≤WTi+0.52 WZr≤3.5 mass%. Furthermore, at least one of S of 0.01-1 mass% and Se of 0.01-0.8 mass% is contained therein. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】この発明はステンレス鋼に関
するものであり、特に被削性に優れたフェライト系もし
くはマルテンサイト系の快削性ステンレス鋼に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to stainless steel, and more particularly to a ferritic or martensitic free-cutting stainless steel having excellent machinability.

【0002】[0002]

【従来の技術】機械部品等の切削加工にて製造される部
材の生産性を向上させるために、近年、快削鋼の用途が
増大しつつある。特に、耐食性向上のためにCr等の合
金元素を相当量含有させたステンレス鋼は、素材自体が
普通鋼と比較して高価なため、部材全体の製造コスト低
廉化を図る観点から、加工性の向上が特に重要である。
2. Description of the Related Art In recent years, the use of free-cutting steel has been increasing in order to improve the productivity of members manufactured by cutting such as machine parts. In particular, stainless steel containing a considerable amount of alloying elements such as Cr for the purpose of improving corrosion resistance is expensive compared to ordinary steel, and therefore, from the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the entire member, Improvement is especially important.

【0003】鉄系材料の被削性向上元素としては、S、
Pb、Se、Bi、Te、Caなどが知られている。こ
のうち、Pbは、環境保護に対する関心が地球規模で高
まりつつある近年では次第に敬遠されるようになってお
り、その使用を制限する機器や部品も多くなりつつあ
る。そこで、SやTeを被削性向上元素の主体として用
いた材料が、代替材料として考えられている。これら
は、主にMnSやMnTeなどの介在物を生成させ、介
在物に対する切屑形成時の応力集中効果や、工具と切屑
間の潤滑作用により被削性や研削性を高めるようにして
いる。近年、コンピュータやその周辺機器、あるいはそ
の他の弱電製品のメンテナンスフリー化を図るため、比
較的安価に高耐食性が得られるフェライト系ステンレス
鋼が部品素材として広く用いられている。特に、寸法精
度確保のため精密な仕上加工が要求される部品や加工代
の大きい複雑形状の部品は被削性の向上が重視されるの
で、前記快削性付与元素の含有量は増やされる傾向にあ
り、また、これらの元素を単独ではなく複合添加して用
いることも行われている。
As the machinability improving element of the iron-based material, S,
Pb, Se, Bi, Te, Ca, etc. are known. Among these, Pb has been gradually shunned in recent years, when interest in environmental protection is increasing on a global scale, and the number of devices and parts that limit its use is increasing. Therefore, a material using S or Te as a main machinability improving element is considered as an alternative material. These mainly generate inclusions such as MnS and MnTe, and enhance the machinability and grindability due to the stress concentration effect on the inclusions during chip formation and the lubricating action between the tool and the chips. 2. Description of the Related Art In recent years, ferritic stainless steel, which is relatively inexpensive and has high corrosion resistance, has been widely used as a component material in order to make maintenance free of computers and their peripheral devices, and other weak electrical appliances. In particular, since the improvement of the machinability is emphasized for the parts which require the precise finishing for securing the dimensional accuracy and the parts of the complicated shape with a large machining allowance, the content of the free-machinability imparting element tends to be increased. In addition, these elements are used not only individually but also as a composite addition.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Sを快
削性付与元素として用いる場合、添加が過剰になると、
合金の耐食性、熱間加工性あるいは冷間加工性を劣化さ
せる原因となる。また、大気中に暴露すると、合金材料
中に含有されているS成分が硫黄含有ガスとなって放出
され、部品周辺に硫黄コンタミを引き起こしやすくなる
場合がある。このような硫黄コンタミは、密封状態で使
用されることが多いコンピュータ周辺機器、例えばハー
ドディスクドライブ(HDD)などの構成部品において
は、特に問題となりやすく、放出される硫黄含有ガスを
抑制する必要がある(以下、「耐アウトガス性を向上さ
せる」等という)。
However, when S is used as a free-machining property-imparting element, if S is added excessively,
It causes deterioration of the corrosion resistance, hot workability or cold workability of the alloy. Further, when exposed to the atmosphere, the S component contained in the alloy material is released as a sulfur-containing gas, which may easily cause sulfur contamination around the parts. Such sulfur contamination is particularly likely to be a problem in computer peripheral devices that are often used in a sealed state, for example, component parts such as a hard disk drive (HDD), and it is necessary to suppress the released sulfur-containing gas. (Hereinafter, referred to as "improving outgas resistance").

【0005】そのため、Mn含有量を制限し硫化物中の
Cr含有量を高めたり、Sを含有する場合にはTiとS
を複合添加して、硫化物を球状化したりする提案がなさ
れている(例えば、特開平10−46292号公報ある
いは特開昭56−16653号公報)。しかし、硫化物
中のCr量を高めることは、被削性や、熱間加工性を著
しく低下させる傾向にあるため、その用途は限定される
ことが多かった。
Therefore, the Mn content is limited to increase the Cr content in the sulfide, and when S is contained, Ti and S
It has been proposed to add spheroidizing compound to form spherical sulfides (for example, JP-A-10-46292 or JP-A-56-16653). However, since increasing the amount of Cr in the sulfide tends to significantly reduce machinability and hot workability, its use is often limited.

【0006】また、S等の快削性付与元素は、切削性の
向上だけでなく、例えば、鋼板の打ち抜き加工における
応力集中緩和、あるいは打ち抜き時に発生するバリ抑制
等を目的として添加される場合もあるが、鋼板製造時に
おける熱間加工性あるいは冷間加工性が劣化するため、
その使用は非常に限定的である。
[0006] Further, the free-cutting property-imparting element such as S may be added not only for improving the machinability but also for the purpose of, for example, relaxing stress concentration in punching of a steel sheet or suppressing burrs generated during punching. However, since the hot workability or cold workability during steel plate production deteriorates,
Its use is very limited.

【0007】本発明の課題は、耐食性とともに、熱間加
工性及び冷間加工性を従来のステンレス鋼と遜色のない
ものにしつつも、被削性が大幅に改善され、さらに耐ア
ウトガス性が大幅に改善された、フェライト系ないしそ
れに近い特性を有する快削性ステンレス鋼を提供するこ
とにある。
The object of the present invention is to improve not only corrosion resistance but also hot workability and cold workability comparable to those of conventional stainless steels, while the machinability is greatly improved and the outgas resistance is greatly improved. Another object of the present invention is to provide a free-cutting stainless steel having improved ferritic properties and characteristics close thereto.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明の快削性ステンレス鋼は、
Feを主成分としてNiを含有しないか、または含有し
ていてもその含有率が2.0質量%以下であり、Crを
7〜35質量%、Cを0.01〜0.4質量%の範囲
にてそれぞれ含有し、Tiの質量含有率をWTi(質量
%)、Zrの質量含有率をWZr(質量%)として、W
Ti+0.52WZrが0.03〜3.5質量%となる
ようにTiとZrとの少なくともいずれかを含有し、ま
た、0.01〜1質量%のSと0.01〜0.8質量%
のSeとの少なくともいずれかを含有し、Ti及び/又
はZrを金属元素成分の主成分とし、該金属元素成分と
の結合成分として、Cを必須とし、S、Se及びTeの
少なくともいずれかを含有する快削性付与化合物(以
下、(Ti,Zr)系化合物ともいう)相が組織中に分
散形成されてなり、さらに、Ti、Zr、C、S及びS
eの各mol含有率をMTi、MZr、MC、MS及びMSe
(単位:それぞれmol%)とし、 α≡MC/(MTi+MZr); β≡(MS+MSe)/(MTi+MZr)として、 α≦0.8; 0.27≦β≦0.8;及び、 α−0.45≦β≦α+0.65; となるように、Ti、Zr、C、S及びSeの各含有率
が定められてなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the free-cutting stainless steel of the present invention comprises:
Fe as a main component does not contain Ni, or even if it contains Ni, the content is 2.0 mass% or less, Cr is 7 to 35 mass%, C is 0.01 to 0.4 mass%. The content of Ti is WTi (mass%) and the mass content of Zr is WZr (mass%).
At least one of Ti and Zr is contained so that Ti + 0.52WZr is 0.03 to 3.5% by mass, and 0.01 to 1% by mass of S and 0.01 to 0.8% by mass.
At least one of Se, Ti and / or Zr as a main component of the metal element component, C as an essential component as a binding component with the metal element component, and at least one of S, Se and Te. A free-cutting property-containing compound (hereinafter, also referred to as (Ti, Zr) -based compound) contained therein is dispersed and formed in a structure, and further Ti, Zr, C, S and S are formed.
Each mol content of e is MTi, MZr, MC, MS and MSe
(Unit: mol%), α≡MC / (MTi + MZr); β≡ (MS + MSe) / (MTi + MZr), α ≦ 0.8; 0.27 ≦ β ≦ 0.8; and α-0. Each content rate of Ti, Zr, C, S, and Se is determined so that 45 ≦ β ≦ α + 0.65;

【0009】ステンレス鋼の組織中に上記のような(T
i,Zr)系化合物相が分散形成されることにより、ス
テンレス鋼の被削性を向上させることができる。また、
この化合物の形成によりMnSあるいは(Mn,Cr)
S等の、耐食性や熱間加工性の低下を招きやすい化合物
の形成も防止ないし抑制することができ、ひいては合金
材料の耐食性、熱間加工性、及び冷間加工性も良好に維
持することができる。
The above (T
The machinability of the stainless steel can be improved by the dispersed formation of the i, Zr) -based compound phase. Also,
Due to the formation of this compound, MnS or (Mn, Cr)
It is also possible to prevent or suppress the formation of compounds such as S, which are likely to cause deterioration in corrosion resistance and hot workability, and consequently maintain good corrosion resistance, hot workability, and cold workability of the alloy material. it can.

【0010】また、本発明の特徴である(Ti,Zr)
系化合物がステンレス鋼中に形成されることにより、添
加されるSが(Ti,Zr)系化合物の構成元素のひと
つとして含有されるため、その結果、基質金属相(Fe
系マトリックス相)中に分散的に存在するSの量が減少
し、ステンレス鋼から大気中に放出されるSの量を削減
することになる。したがって、上記(Ti,Zr)系化
合物の形成により、ステンレス鋼の耐アウトガス性も同
様に向上させることができる。この場合、上記耐アウト
ガス性試験を行ったときに、試験片から硫黄含有ガスと
なって放出された硫黄成分を、銀箔をゲッターとして吸
収させ、その銀箔中の硫黄含有量WSOを測定して材料の
耐アウトガス性を定量化する。そして、その測定される
WSOは0.035質量%以下となっていることが望まし
い。このように耐アウトガス性が規定された本発明のス
テンレス鋼は、大気中に暴露したとき、放出されるS成
分の量が微量であるため周囲に硫黄コンタミを生じにく
く、耐アウトガス性が要求される産業機器の一部として
用いられるステンレス鋼として好適に使用することがで
きる。
A feature of the present invention is (Ti, Zr).
Since the S-based compound is formed in the stainless steel, the added S is contained as one of the constituent elements of the (Ti, Zr) -based compound, and as a result, the substrate metal phase (Fe
The amount of S dispersedly present in the system matrix phase) is reduced, and the amount of S released from the stainless steel to the atmosphere is reduced. Therefore, by forming the (Ti, Zr) -based compound, the outgas resistance of stainless steel can be similarly improved. In this case, when the above outgas resistance test is performed, the sulfur component released from the test piece as a sulfur-containing gas is absorbed by the silver foil as a getter, and the sulfur content WSO in the silver foil is measured to measure the material. Quantify the outgassing resistance of. And it is desirable that the measured WSO be 0.035 mass% or less. As described above, the stainless steel of the present invention whose outgas resistance is regulated has a small amount of the S component released when exposed to the atmosphere, and is unlikely to cause sulfur contamination in the surroundings. Therefore, the outgas resistance is required. It can be preferably used as stainless steel used as a part of industrial equipment.

【0011】つまり、本発明によれば、前記のごとく組
成選定されることで、基質中に(Ti,Zr)系化合物
相が分散形成され、熱間加工性及び冷間加工性を従来の
ステンレス鋼と遜色のないものにしつつも、被削性が大
幅に改善できる。また、快削性付与化合物が(Ti,Z
r)系化合物が主体となることから、耐アウトガス性が
飛躍的に向上する。
That is, according to the present invention, by selecting the composition as described above, the (Ti, Zr) -based compound phase is dispersed and formed in the substrate, and the hot workability and the cold workability are improved by the conventional stainless steel. Machinability can be greatly improved while making it comparable to steel. Further, the free-machining property-imparting compound is (Ti, Z
Since the r) -based compound is the main component, the outgas resistance is dramatically improved.

【0012】このような本発明の快削性ステンレス鋼
は、被削性あるいは打ち抜き性と耐食性及び耐アウトガ
ス性との両立が必要とされる部材の構成素材として利用
するのに適する。代表的には、以下のような部材に適用
可能である(ただし、これらに限定されるものではな
い)。 ・HDDなどに使用されるスピンドルモーター部品:ハ
ブ、ヨーク、スリーブ、シャフトなど。 ・HDD用部品:スペーサリング、アームピボット、ア
クチュエーター、トップクランプなど。 ・プリンタシャフト、ボールペンチップ等のOA機器部
品。 ・光ファイバーケーブル等に使用されるコネクタ部品。 ・その他、各種バルブ、シャフトなど、上記特性を要求
される機械部品全般。
The free-cutting stainless steel of the present invention as described above is suitable for use as a constituent material of a member which is required to have both machinability or punchability and corrosion resistance and outgas resistance. Typically, it is applicable to the following members (but is not limited to them).・ Spindle motor parts used in HDDs: hubs, yokes, sleeves, shafts, etc.・ HDD parts: Spacer ring, arm pivot, actuator, top clamp, etc. -OA device parts such as printer shafts and ballpoint pen tips. -Connector parts used for optical fiber cables. -In addition, various mechanical parts such as various valves and shafts that require the above characteristics.

【0013】被削性向上効果を高めるためには、合金材
料の研磨断面組織において観察される(Ti,Zr)系
快削性付与化合物相の平均粒径(観察される化合物粒子
の外形線に位置を変えながら外接平行線を引いたとき
の、その外接平行線の最大間隔にて粒径を表す)の平均
値は例えば、0.1〜30μm程度であるのがよく、ま
た、その組織中の面積率は1〜20%程度であるのがよ
い。快削性付与化合物相の寸法及び面積率がこれらの数
値範囲外となる場合は、必要十分な快削性をステンレス
鋼に付与できない場合がある。
In order to enhance the machinability improving effect, the average particle diameter of the (Ti, Zr) -based free-machining-providing compound phase observed in the polished cross-section structure of the alloy material ( When the circumscribed parallel lines are drawn while changing the position, the average value of the maximum intervals of the circumscribed parallel lines is preferably, for example, about 0.1 to 30 μm. The area ratio is preferably about 1 to 20%. If the size and area ratio of the free-cutting property-imparting compound phase are out of these numerical ranges, it may not be possible to provide the necessary and sufficient free-cutting property to the stainless steel.

【0014】また、上記(Ti,Zr)系化合物は、組
成式(Ti,Zr)(S,Se,Te)にて表
される化合物(以下、炭硫/セレン化物ともいう)を少
なくとも含有するものとすることができる。この化合物
において、Ti及びZrは、いずれか一方のものが含有
されていても、双方とも含有されていてもいずれでも良
い。また、S、Se、及びTeについても、いずれか1
種のものが含有されていても、2種以上が含有されてい
てもいずれでも良い。上記組成式で表される化合物の形
成により合金材料の被削性をより良好なものとすること
ができるほか、合金材料の耐食性改善にも効果がある。
The above (Ti, Zr) -based compound is a compound represented by the composition formula (Ti, Zr) 4 (S, Se, Te) 2 C 2 (hereinafter, also referred to as carbon sulfide / selenide). Can be included at least. In this compound, either Ti or Zr may be contained, or both may be contained. Also, for S, Se, and Te, any one of
One kind may be contained, or two or more kinds may be contained. The formation of the compound represented by the above composition formula can improve the machinability of the alloy material, and is also effective in improving the corrosion resistance of the alloy material.

【0015】なお、鋼中のM系化合物(以
下、本明細書では略称として「TICS」との表記を用
いる場合がある)の同定は、X線回折(例えば、ディフ
ラクトメータ法)や電子線プローブ微小分析(EPM
A)法により行うことができる。例えば、M
系化合物が存在しているか否かは、X線ディフラクトメ
ータ法による測定プロファイルに、対応する化合物のピ
ークが現れるか否かにより確認できる。また、組織中に
おける該化合物の形成領域は、鋼材の断面組織に対して
EPMAによる面分析を行い、Ti、Zr、S、Seあ
るいはCの特性X線強度の二次元マッピング結果を比較
することにより特定できる。
The identification of M 4 Q 2 C 2 -based compounds in steel (hereinafter sometimes referred to as "TICS" as an abbreviation in this specification) is performed by X-ray diffraction (for example, diffractometer). Method) and electron probe microanalysis (EPM
A) method can be used. For example, M 4 Q 2 C 2
Whether or not the system compound is present can be confirmed by whether or not the peak of the corresponding compound appears in the measurement profile by the X-ray diffractometer method. In addition, the formation region of the compound in the structure is obtained by performing surface analysis by EPMA on the cross-sectional structure of the steel material and comparing the two-dimensional mapping results of the characteristic X-ray intensity of Ti, Zr, S, Se or C. Can be specified.

【0016】以下、本発明における組成限定理由につい
て説明する。 (1)Ni:2質量%以下 Niは、耐食性、とくに還元性酸環境中での耐食性を向
上させるのに有効であることから必要に応じて添加でき
る。しかしながら、過剰な添加は、フェライト相の安定
性を低下させるほか、コストの上昇を招くことから2質
量%を上限とする。なお、Niの添加量はゼロであって
もよい。
The reasons for limiting the composition of the present invention will be described below. (1) Ni: 2% by mass or less Since Ni is effective in improving the corrosion resistance, particularly the corrosion resistance in a reducing acid environment, it can be added if necessary. However, excessive addition lowers the stability of the ferrite phase and causes an increase in cost, so the upper limit is 2% by mass. The amount of Ni added may be zero.

【0017】(2)Cr:7〜35質量% Crは、耐食性を確保する上で必須の元素であり、7質
量%以上添加する。一方、過剰な添加は、熱間加工性を
害するとともに、靭性の低下を招くため35質量%を上
限とする。なお、耐食性を重視する場合、9質量%以上
とするのが望ましい。
(2) Cr: 7 to 35 mass% Cr is an essential element for ensuring corrosion resistance, and is added in an amount of 7 mass% or more. On the other hand, excessive addition impairs the hot workability and lowers the toughness, so the upper limit is 35% by mass. In addition, when importance is attached to corrosion resistance, it is desirable to set it to 9 mass% or more.

【0018】(3)C:0.01〜0.4質量% Cは、快削性付与化合物に必須となる重要な元素であ
る。その含有量が0.01質量%未満では、快削性付与
化合物の形成が不十分となって十分な被削性付与効果が
発現しなくなる。他方、0.4%を超えると被削性向上
に対し効果的でない単体の炭窒化物が多量に生成するの
で好ましくない。また、Cの添加量は、快削性付与化合
物の他の構成元素の量に応じ、例えば前記した(Ti,
Zr)(S,Se,Te)の化学量論組成等を
考慮して、適正量が添加されなければならない。特に、
(Ti,Zr)(S,Se,Te)の化学量論
比を大幅に上回る過剰の炭素が添加されると、鋼基質の
炭素固溶量が増大し、冷却時にマルテンサイト変態を起
こしやすくなる(つまり、フェライト主体の組織が得ら
れなくなる)ので注意が必要である。具体的には、快削
性付与化合物相が(Ti,Zr)(S,Se)
の化学量論組成を有するものとし、Ti、Zr、C、S
及びSeの各mol含有率をMTi、MZr、MC、MS及び
MSe(単位:それぞれmol%)とし、0.5(MS+
MSe)と0.25(MTi+MZr)の各値のうち、数値の
小さいものをQとして、MC−Q(単位mol%)を質
量%に換算したものとして表される余剰炭素量が、0.
1質量%以下とされていることが、フェライト主体の組
織を得やすくする観点においてより望ましい。
(3) C: 0.01 to 0.4% by mass C is an important element which is indispensable for the free-cutting property imparting compound. If the content is less than 0.01% by mass, the formation of the free-machining property-imparting compound becomes insufficient and the sufficient machinability-imparting effect cannot be exhibited. On the other hand, if it exceeds 0.4%, a large amount of a simple carbonitride that is not effective for improving the machinability is generated, which is not preferable. The amount of C added depends on the amount of other constituent elements of the free-cutting property-imparting compound, for example, (Ti,
An appropriate amount should be added in consideration of the stoichiometric composition of Zr) 4 (S, Se, Te) 2 C 2 . In particular,
When an excess amount of carbon that is much higher than the stoichiometric ratio of (Ti, Zr) 4 (S, Se, Te) 2 C 2 is added, the carbon solid solution amount of the steel substrate increases, and the martensitic transformation occurs during cooling. Therefore, caution is required because it is easy to cause (that is, the structure mainly composed of ferrite cannot be obtained). Specifically, the free cutting property imparting compound phase is (Ti, Zr) 4 (S, Se) 2 C 2
With the stoichiometric composition of Ti, Zr, C, S
And each mol content rate of Se is MTi, MZr, MC, MS and MSe (unit: mol% respectively), and 0.5 (MS +
Of the respective values of (MSe) and 0.25 (MTi + MZr), the surplus carbon amount expressed as a value obtained by converting MC-Q (unit mol%) to mass% is 0.0, where Q having a smaller numerical value is 0.0.
It is more preferable that the content be 1 mass% or less from the viewpoint of easily obtaining a structure mainly composed of ferrite.

【0019】(4)Tiの含有量をWTi(質量%)、Zr
の含有量をWZr(質量%)として、WTi+0.52WZrが
0.03〜3.5質量%:TiとZrとは、本発明の快
削合金材料において被削性向上効果の中心的な役割を果
たす(Ti,Zr)系化合物を形成するのに必須の構成
元素である。上記WTi+0.52WZrが0.03質量%
未満では(Ti,Zr)系化合物の形成量が不充分とな
り、十分な被削性向上効果が見込めなくなる。他方、W
Ti+0.52WZrが過剰となる場合も、逆に被削性が低
下することになる。そのため、WTi+0.52WZrは
3.5質量%以下に抑える必要がある。Ti及びZrを
合金中に含有させたときの上記効果は、おおむねTi及
びZrの種別に関係なく、含有させた合計の原子数(あ
るいはmol数)に応じて定まる。ZrとTiの原子量
の比は略1:0.52であるから、原子量の小さいチタ
ンのほうが少ない質量にてより大きな効果を発揮でき
る。WTi+0.52WZrはZrとTiの合計原子数を反
映した組成パラメータであるといえる。
(4) The content of Ti is WTi (mass%), Zr
Content of WZr (mass%), WTi + 0.52 WZr is 0.03 to 3.5 mass%: Ti and Zr play a central role in the machinability improving effect in the free-cutting alloy material of the present invention. It is an essential constituent element for forming a (Ti, Zr) -based compound. WTi + 0.52WZr is 0.03 mass%
If the amount is less than the above, the amount of the (Ti, Zr) -based compound formed is insufficient, and a sufficient machinability improving effect cannot be expected. On the other hand, W
When Ti + 0.52WZr becomes excessive, the machinability is also deteriorated. Therefore, WTi + 0.52WZr must be suppressed to 3.5 mass% or less. The above-mentioned effect when Ti and Zr are contained in the alloy is generally determined according to the total number of atoms (or the number of mols) contained regardless of the types of Ti and Zr. Since the atomic weight ratio of Zr and Ti is approximately 1: 0.52, titanium having a smaller atomic weight can exert a greater effect with a smaller mass. It can be said that WTi + 0.52WZr is a composition parameter that reflects the total number of atoms of Zr and Ti.

【0020】(5)0.01〜1質量%のS、0.01
〜0.8質量%のSeとのうち少なくともいずれか:
S、及びSeは被削性を向上させるのに有効な元素であ
る。S、及びSeを含有させることで、被削性向上に効
果のある化合物(例えば、組成式(Ti,Zr)
(S、Se)で表される(Ti,Zr)系化合
物等)が合金組織中に形成される。したがって、S、及
びSeの含有量は、その効果が明瞭となる0.01質量
%を下限値とする。また、過剰に添加されすぎると、一
般的に、熱間加工性を劣化させるという問題が発生する
場合もあるため、その上限値を規定する必要がある。そ
こで、Sは1質量%、Seは0.8質量%を上限値とし
て設定するのが良い。また、S、及びSeはいずれも被
削性を向上させる例えば上述の(Ti,Zr)系化合物
を構成するのに必要十分な量を添加するのが望ましく、
この観点においてS、及びSeの合計含有量(質量%)
をCの含有量(質量%)の2倍以上に設定するのが望ま
しい。また、Sの過剰な添加は耐アウトガス性の劣化に
もつながる。
(5) 0.01 to 1% by mass of S, 0.01
At least one of Se and 0.8 mass% of Se:
S and Se are effective elements for improving machinability. By containing S and Se, a compound effective in improving machinability (for example, a composition formula (Ti, Zr))
4 (S, Se) 2 C 2 (Ti, Zr) -based compound or the like is formed in the alloy structure. Therefore, the content of S and Se has a lower limit value of 0.01% by mass at which the effect becomes clear. Further, if excessively added, a problem that hot workability is deteriorated may occur in general, so that the upper limit value must be specified. Therefore, it is preferable to set S as 1 mass% and Se as 0.8 mass% as upper limit values. Further, it is desirable that S and Se are added in an amount necessary and sufficient for constituting the above-mentioned (Ti, Zr) -based compound which improves machinability.
From this viewpoint, the total content of S and Se (% by mass)
Is preferably set to twice or more the content (% by mass) of C. Further, excessive addition of S also leads to deterioration of outgas resistance.

【0021】(6)Ti、Zr、C、S及びSeの各m
ol含有率をMTi、MZr、MC、MS及びMSe(単位:そ
れぞれmol%)とし、 α≡MC/(MTi+MZr); β≡(MS+MSe)/(MTi+MZr)として、 α≦0.8; 0.27≦β≦0.8;及び、 α−0.45≦β≦α+0.65(図1:(I)の領
域); α(≡MC/(MTi+MZr))が0.8を超えると、被
削性向上に寄与しない炭化物の生成が過剰となり、被削
性が却って低下することにつながる。また、αが0.0
5未満になると、被削性向上に効果のある(Ti,Z
r)系化合物が十分に形成されなくなり、同様に被削性
が低下する。
(6) m of Ti, Zr, C, S and Se
Let ol content be MTi, MZr, MC, MS and MSe (unit: mol%), α≡MC / (MTi + MZr); β≡ (MS + MSe) / (MTi + MZr), α ≦ 0.8; 0.27 ≦ β ≦ 0.8; and α−0.45 ≦ β ≦ α + 0.65 (region of FIG. 1: (I)); when α (≡MC / (MTi + MZr)) exceeds 0.8, the material is cut. Carbide that does not contribute to the improvement of machinability is excessively generated, which leads to a decrease in machinability. Also, α is 0.0
When it is less than 5, it is effective in improving machinability (Ti, Z
The r) type compound is not sufficiently formed, and the machinability is similarly reduced.

【0022】他方、β(≡(MS+MSe)/(MTi+MZ
r))が0.8を超えると、(Ti,Zr)系化合物形
成に寄与しない過剰なS,Seが発生し、熱間加工性と
耐食性とが低下することにつながる。また、Sが主体的
(すなわち、MS/(MS+MSe)が0.8以上)に使用
される場合は、耐アウトガス性に問題が生ずる。材料の
耐アウトガス性を決定する因子は主に材料組成である
が、ステンレス鋼を構成するFe系マトリックス相中に
固溶しているS成分は、結晶粒界に集まりやすい傾向が
あるため、耐アウトガス性を向上させるには、S成分を
TiやZrの炭硫化物として固定することが望ましい。
しかし、Sが主体的であってβが0.8を超えると、F
e系マトリックス相中に固溶するS成分が過剰となり、
結晶粒界を経て放出されるS化合物系のガスが増大して
耐アウトガス性が低下することにつながる。他方、βが
0.27未満では、(Ti,Zr)系化合物が十分に形
成されなくなり、被削性が低下する。
On the other hand, β (≡ (MS + MSe) / (MTi + MZ
When r)) exceeds 0.8, excessive S and Se that do not contribute to the formation of the (Ti, Zr) -based compound are generated, which leads to deterioration in hot workability and corrosion resistance. Further, when S is used mainly (that is, MS / (MS + MSe) is 0.8 or more), there is a problem in outgas resistance. The factor that determines the outgas resistance of the material is mainly the material composition, but the S component that is solid-solved in the Fe-based matrix phase that constitutes the stainless steel tends to collect at the grain boundaries, In order to improve the outgassing property, it is desirable to fix the S component as a carbosulfide of Ti or Zr.
However, if S is dominant and β exceeds 0.8, F
Since the S component dissolved in the e-based matrix phase becomes excessive,
This leads to an increase in the amount of S compound-based gas that is released through the crystal grain boundaries and a reduction in outgas resistance. On the other hand, when β is less than 0.27, the (Ti, Zr) -based compound is not sufficiently formed, and the machinability deteriorates.

【0023】さらに、βの値がα−0.45の値よりも
小さくなると、C含有量がS+Seに対して相対的に大
きくなりすぎ、被削性向上に寄与しない炭化物の生成が
過剰となって、被削性が低下することにつながる。他
方、βがα+0.65より大きくなると、C含有量がS
+Seに対して相対的に小さくなりすぎ、熱間加工性と
耐食性とが低下することにつながる。また、Sが主体的
(すなわち、MS/(MS+MSe)が0.8以上)に使用
される場合は、耐アウトガス性に問題が生ずる。
Further, when the value of β becomes smaller than the value of α-0.45, the C content becomes too large with respect to S + Se, and excessive formation of carbides that do not contribute to the improvement of machinability. As a result, machinability is reduced. On the other hand, when β is larger than α + 0.65, the C content is S
It becomes too small relative to + Se, which leads to deterioration in hot workability and corrosion resistance. Further, when S is used mainly (that is, MS / (MS + MSe) is 0.8 or more), there is a problem in outgas resistance.

【0024】なお、図1の(I)の組成領域のうち、特
に耐アウトガス性の改善を重視したい場合は、過剰なS
が発生しないよう、βの値のより小さい領域を選定する
ようにする。具体的には、 0.05≦α≦0.55; 0.27≦β≦0.55;及び、 α−0.15<β<(1/3)×α+0.4; となるように、Ti、Zr、C、S及びSeの各含有率
を定めることが望ましい。これは、図1の(II)に示
す領域である。
In the composition region of (I) of FIG. 1, if it is desired to emphasize the improvement of the outgas resistance, an excessive S content is required.
In order not to occur, an area with a smaller value of β is selected. Specifically, 0.05 ≦ α ≦ 0.55; 0.27 ≦ β ≦ 0.55; and α−0.15 <β <(1/3) × α + 0.4; It is desirable to determine each content rate of Ti, Zr, C, S and Se. This is the area shown in (II) of FIG.

【0025】他方、被削性の改善をより重視したい場合
は、特にドリル穿孔性を重視する場合は、逆にβの値の
より大きい領域を選定するのがよい。具体的には、 α≦0.8; 0.55≦β≦0.8;及び、 α−0.15<β<α+0.65; となるように、Ti、Zr、C、S及びSeの各含有率
が定められてことが望ましい。これは、図1の(II
I)に示す領域である。
On the other hand, in the case where the improvement in machinability is to be emphasized more, especially in the case where the drilling property is emphasized, it is preferable to select a region having a larger β value. Specifically, Ti, Zr, C, S, and Se are set so that α ≦ 0.8; 0.55 ≦ β ≦ 0.8; and α−0.15 <β <α + 0.65; It is desirable that each content rate be set. This is (II
This is the area shown in I).

【0026】以下、本発明の快削性ステンレス鋼に含有
可能な他の成分の例と、その好ましい含有量について説
明する。 (7)Si:2質量%以下 Siは、脱酸剤として含有させることができる。しか
し、含有量が過大となると固溶化熱処理後の硬さが高く
なり、冷間加工性に不利になるばかりでなく、鋼の熱間
加工性を劣化させるため、上限を2質量%とする。な
お、冷間加工性を特に重視する場合には0.5質量%以
下とするのが好ましい。
Hereinafter, examples of other components that can be contained in the free-cutting stainless steel of the present invention and their preferable contents will be described. (7) Si: 2% by mass or less Si can be contained as a deoxidizing agent. However, if the content is too large, the hardness after solution heat treatment becomes high, which is not only disadvantageous to the cold workability but also deteriorates the hot workability of steel, so the upper limit is made 2% by mass. When cold workability is particularly important, it is preferably 0.5% by mass or less.

【0027】(8)Mn:2質量%以下 Mnは、精錬時における脱酸元素としても有用であり、
不可避的に含有されることも多い。また、SやSeとの
共存により被削性に有効な化合物を生成するため、被削
性が重視される場合添加する必要がある。一方で、特に
MnSは耐食性を大きく劣化させ、冷間加工性を阻害す
るので、2.0質量%を上限とする。特に耐食性、耐ア
ウトガス性、冷間加工性を重視する場合は、0.4質量
%以下に限定することが望ましい。
(8) Mn: 2% by mass or less Mn is also useful as a deoxidizing element during refining,
It is often contained inevitably. Further, since a compound effective for machinability is generated by coexistence with S and Se, it is necessary to add it when machinability is important. On the other hand, especially MnS greatly deteriorates the corrosion resistance and hinders the cold workability, so the upper limit is 2.0% by mass. Particularly, when importance is attached to corrosion resistance, outgas resistance, and cold workability, it is desirable to limit the content to 0.4 mass% or less.

【0028】(9)P:0.05質量%以下 Pは、粒界に偏析し、粒界腐食感受性を高めるほか、靭
性の低下を招くこともあり、その含有量をなるべく低く
抑えるのが良く、0.05質量%以下に設定するのが良
い。また、より望ましくは0.03質量%以下に抑える
のが良いが、必要以上に含有量を低減させることは、製
造コストの上昇を招くこともある。
(9) P: 0.05% by mass or less P may segregate at the grain boundaries to increase the susceptibility to intergranular corrosion and may lead to a decrease in toughness. Therefore, it is preferable to keep the P content as low as possible. , 0.05 mass% or less is preferable. Further, it is more desirable to suppress the content to 0.03 mass% or less, but reducing the content more than necessary may cause an increase in manufacturing cost.

【0029】(10)Cu:2質量%以下 Cuは耐食性とくに還元性酸環境中での耐食性を向上さ
せるのに有効である。しかしながら、過剰に添加させる
と、熱間加工性が低下するため、含有させる場合は2質
量%以下の範囲で調整する。なお、熱間加工性を特に重
視する場合は1質量%以下とする。
(10) Cu: 2% by mass or less Cu is effective in improving the corrosion resistance, especially in a reducing acid environment. However, if added excessively, the hot workability is deteriorated. Therefore, when it is contained, the content is adjusted within the range of 2% by mass or less. When the hot workability is particularly important, the content is 1% by mass or less.

【0030】(11)Co:2質量%以下 Coは耐食性、特に還元性酸環境中においての耐食性を
向上させるのに有効な元素であることから、必要に応じ
て添加してもよい。より顕著な効果を得るためには1質
量%以上は含有させるのがよい。しかしながら、過剰に
添加させると、熱間加工性が低下するとともに、原料コ
ストの上昇を招くことから、2質量%以下の範囲で設定
するのがよい。熱間加工性あるいはコストを特に重視す
る場合は0.3質量%以下に抑えるのがより望ましい。
(11) Co: 2% by mass or less Co is an element effective for improving the corrosion resistance, particularly the corrosion resistance in a reducing acid environment, and may be added if necessary. In order to obtain a more remarkable effect, it is preferable to contain 1% by mass or more. However, if added excessively, the hot workability is deteriorated and the raw material cost is increased. Therefore, it is preferable to set the content within the range of 2% by mass or less. When hot workability or cost is particularly emphasized, it is more desirable to suppress the content to 0.3 mass% or less.

【0031】(12)O:0.03質量%以下 被削性を向上させるのに有効な化合物の構成元素である
TiやZrと結合し、被削性の向上には効果的でない酸
化物を形成することから極力低く抑制すべきであり、
0.03質量%を上限とする。製造コストとの兼ね合い
であるが、望ましくは0.01質量%以下とするのが良
い。
(12) O: 0.03% by mass or less An oxide which is not effective for improving the machinability is formed by combining with Ti and Zr which are constituent elements of the compound effective for improving the machinability. Since it is formed, it should be suppressed as low as possible,
The upper limit is 0.03% by mass. Although considering the manufacturing cost, it is preferably 0.01% by mass or less.

【0032】(13)0.05質量%以下のN Nは快削性付与化合物の必須構成元素であるTiやZr
と結合し、被削性の向上には効果的でない窒化物を形成
することから、なるべく含有されていないことが望まし
い。その含有量低減は製造コストとの兼ね合いであり、
本発明においては0.05質量%を上限とするが、望ま
しくは0.03質量%以下、更に望ましくは0.01質
量%以下とするのが良い。
(13) 0.05% by mass or less of N N is Ti or Zr which is an essential constituent element of the free-cutting property imparting compound.
Since it forms a nitride that is not effective in improving the machinability, it is desirable that it is not contained as much as possible. The reduction of its content is in balance with the manufacturing cost,
In the present invention, the upper limit is 0.05% by mass, preferably 0.03% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or less.

【0033】(14)0.1〜4質量%のMoと、0.
1〜3質量%のWのうち少なくともいずれか;Mo、W
は、耐食性や強度をより向上させることができるため、
必要に応じて添加しても良い。それらの効果が明瞭とな
るMo:0.1%、W:0.1%をそれぞれ下限とす
る。一方、過剰な添加は、熱間加工性を害するほか、マ
ルテンサイト含有ステンレス鋼においては、Ms点を過
剰に低下させ、またコストの上昇を招くため、上限をM
o:4質量%、W:3質量%とする。
(14) 0.1 to 4% by mass of Mo and 0.
At least one of W of 1 to 3% by mass; Mo, W
Can further improve corrosion resistance and strength,
You may add as needed. The lower limits are Mo: 0.1% and W: 0.1%, respectively, which make these effects clear. On the other hand, excessive addition impairs the hot workability and, in martensite-containing stainless steel, excessively lowers the Ms point and causes an increase in cost.
o: 4% by mass and W: 3% by mass.

【0034】(15)Te、Bi、Pbのいずれか1種
または2種以上をTe:0.005〜0.1質量%、B
i:0.01〜0.2質量%、Pb:0.01〜0.3
質量%;Te、Bi、Pbは被削性をさらに向上させる
ことが可能なため、必要に応じて添加しても良い。それ
らの効果が明瞭となるTe:0.005質量%、Bi:
0.01質量%、Pb:0.01質量%を下限とする。
一方で過剰な添加は、熱間加工性を低下させるため、T
e:0.1質量%、Bi:0.2質量%、Pb:0.3
質量%を上限とする。
(15) One or more of Te, Bi and Pb is Te: 0.005 to 0.1% by mass, B
i: 0.01 to 0.2 mass%, Pb: 0.01 to 0.3
Mass%; Te, Bi, and Pb can further improve the machinability, and thus may be added if necessary. Te: 0.005 mass% and Bi: where these effects become clear.
The lower limits are 0.01% by mass and Pb: 0.01% by mass.
On the other hand, excessive addition lowers the hot workability, so T
e: 0.1% by mass, Bi: 0.2% by mass, Pb: 0.3
The upper limit is mass%.

【0035】また、ステンレス鋼として本発明の快削合
金材料を構成する場合、Ca、Mg、B、REM(ただ
しREMは元素周期律表にて3A族として分類される金
属元素の1種又は2種以上)から選ばれる1種以上を合
計にて0.0005〜0.01質量%含有させることが
できる。これらの元素は、鋼の熱間加工性を向上させる
のに有効な元素である。これらを添加することによって
得られる熱間加工性向上の効果は、合計含有量が0.0
005質量%以上であるとき、より顕著に発揮される。
一方、過剰に添加させると、効果が飽和し、逆に熱間加
工性が低下することから合計含有量の上限を0.01質
量%と設定する。なお、REMとしては、放射活性の低
い元素を主体的に用いることが取り扱い上容易であり、
この観点において、Sc、Y、La、Ce、Pr、N
d、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、T
m、Yb及びLuから選ばれる1種又は2種以上を使用
することが有効である。特に上記効果のより顕著な発現
と価格上の観点から、軽希土類、特にLaあるいはCe
を使用することが望ましい。ただし、希土類分離過程等
にて不可避的に残留する微量の放射性希土類元素(例え
ばThやUなど)が含有されていても差し支えない。ま
た、原料コスト低減等の観点から、ミッシュメタルやジ
ジムなど、非分離希土類を使用することもできる。
When the free-cutting alloy material of the present invention is made of stainless steel, Ca, Mg, B, and REM (where REM is one or two of the metal elements classified as Group 3A in the periodic table of elements). One or more selected from the above can be contained in a total amount of 0.0005 to 0.01% by mass. These elements are effective in improving the hot workability of steel. The effect of improving hot workability obtained by adding these is that the total content is 0.0
When it is 005 mass% or more, it is more remarkably exhibited.
On the other hand, if added excessively, the effect is saturated and conversely the hot workability is deteriorated. Therefore, the upper limit of the total content is set to 0.01% by mass. It should be noted that, as the REM, it is easy to handle by mainly using an element having low radioactivity,
In this respect, Sc, Y, La, Ce, Pr, N
d, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, T
It is effective to use one kind or two or more kinds selected from m, Yb and Lu. In particular, from the standpoint of more prominent manifestation of the above effects and cost, light rare earths, particularly La or Ce.
Is preferred. However, a small amount of radioactive rare earth element (for example, Th or U) that is unavoidably left in the rare earth separation process may be contained. Further, from the viewpoint of cost reduction of raw materials, non-separated rare earths such as misch metal and didymium can also be used.

【0036】さらに、Nb、V、Ta、及びHfから選
ばれる1種又は2種以上を0.01〜0.5質量%含有
させることもできる。Nb、V、Ta、及びHfは炭窒
化物を形成して鋼の結晶粒を微細化し、強靭性を高める
効果があるため、それぞれ0.5質量%までの範囲で添
加することができる。なお強靭性を高める効果を明瞭に
するためには、0.01質量%以上含有させるのが望ま
しい。
Further, 0.01 to 0.5 mass% of one or more selected from Nb, V, Ta and Hf may be contained. Nb, V, Ta, and Hf have the effect of forming carbonitrides and refining the crystal grains of the steel to enhance the toughness, so they can be added in a range of up to 0.5% by mass. In order to clarify the effect of enhancing the toughness, it is desirable to contain 0.01% by mass or more.

【0037】[0037]

【実施例】本発明の効果を確認するために、以下の実験
を行った。まず、表1に示す成分組成(質量%)に配合
した各々50kg鋼塊を高周波誘導炉にて溶製し、これ
を、1050〜1100℃に加熱し、熱間鍛造により外
径20mmの丸棒に加工した。それら丸棒をさらに80
0℃で1時間加熱した後空冷(焼きなまし処理)し、各
試験に供した。
EXAMPLES In order to confirm the effects of the present invention, the following experiments were conducted. First, 50 kg steel ingots each having the composition (mass%) shown in Table 1 were melted in a high frequency induction furnace, heated to 1050 to 1100 ° C., and hot-forged into a round bar having an outer diameter of 20 mm. Processed into. 80 more round bars
After heating at 0 ° C. for 1 hour, it was air-cooled (annealed) and subjected to each test.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】本発明鋼の主な介在物は(Ti,Zr)
(S、Se)であったが、(Ti,Zr)S、及
び(Ti,Zr)S等の介在物も一部認められた。ま
た、Mn含有量が高いNo.2,13,15などには、
(Mn、Cr)Sが僅かではあるが認められた。なお、
各介在物の同定方法は、以下のようにして行っている。
すなわち、各丸棒から適量の試験片を取り出して、これ
をテトラメチルアンモニウムクロライドと10%のアセ
チルアセトンを含むメタノール溶液を電解質として用い
ることにより、金属マトリックス部分を電解する。そし
て、溶解後の電解液をろ過することにより、鋼中に含有
されていた不溶の化合物を抽出して乾燥後、これをX線
回折ディフラクトメータ法にて分析し、その回折プロフ
ァイルの出現ピークから化合物の特定を行う。なお、鋼
組織中の化合物粒子の組成は別途EPMAにより分析を
行っており、その二次元マッピングから、X線回折にて
観察された化合物に対応する組成の化合物が形成されて
いることを確認している。
The main inclusions of the steel of the present invention are (Ti, Zr) 4
Although it was (S, Se) 2 C 2 , some inclusions such as (Ti, Zr) S and (Ti, Zr) S 3 were also recognized. In addition, Nos. 2, 13 and 15 having a high Mn content include
A small amount of (Mn, Cr) S was recognized. In addition,
The method of identifying each inclusion is as follows.
That is, an appropriate amount of the test piece is taken out from each round bar, and a methanol solution containing tetramethylammonium chloride and 10% acetylacetone is used as an electrolyte to electrolyze the metal matrix portion. Then, the insoluble compound contained in the steel was extracted by filtering the electrolytic solution after dissolution and dried, and this was analyzed by the X-ray diffraction diffractometer method, and the appearance peak of the diffraction profile was obtained. The compound is identified from. The composition of the compound particles in the steel structure was separately analyzed by EPMA, and it was confirmed from its two-dimensional mapping that a compound having a composition corresponding to the compound observed by X-ray diffraction was formed. ing.

【0040】上記の各試験品につき、以下の実験を行っ
た。 1.熱間加工性試験:熱間加工性の評価は、熱間鍛造時
に、割れなどの欠陥が発生したか否かを目視観察によっ
て評価した。「○」は熱間鍛造加工によって実質的に欠陥
が発生しなかったことを、「×」は熱間鍛造加工によって
大きな割れが確認されたこと、「△」は、熱間鍛造加工に
よって軽微な割れが存在していることをそれぞれ示して
いる。
The following experiments were conducted for each of the above test products. 1. Hot workability test: The hot workability was evaluated by visually observing whether defects such as cracks occurred during hot forging. “○” indicates that virtually no defects were generated by the hot forging process, “x” indicates that a large crack was confirmed by the hot forging process, and “△” indicates a slight crack by the hot forging process. It shows that there are cracks.

【0041】2.被削性評価:被削製の評価は、被削加
工時の切削抵抗、仕上面粗さ、切粉形状により評価す
る。切削工具にはサーメットを用いて、周速200m/
min、一回転当りの切り込み量0.05mm、一回転
当りの送り量0.015mmで、乾式にて40分間旋削
加工を実施した。評価は、工具摩耗量にて実施した。工
具摩耗量は、横逃げ面の平均工具摩耗量にて行った。な
お、一部の試験品については、ドリル穿孔試験も実施し
た。工具は、TiAlNをコーティングした外径6mm
のハイス製ドリルを用い、穴深さ15mm、送り0.0
7mm/revの条件にて水溶性油による潤滑を行いな
がら、8〜90m/minの切削速度範囲で穴が開かな
くなるまでの工具寿命を求め、その曲線から、1000
mmの工具寿命となる場合の速度をVL1000として
算出し、評価した。
2. Machinability evaluation: The machinability is evaluated by the cutting resistance at the time of machining, the roughness of the finished surface, and the chip shape. Cermet is used as the cutting tool, and the peripheral speed is 200m /
Turning was carried out for 40 minutes in a dry manner with a min of 0.05 mm per revolution and a feed of 0.015 mm per revolution. The evaluation was carried out based on the tool wear amount. The tool wear amount was the average tool wear amount of the lateral flanks. A drilling test was also conducted on some of the test products. Tool is TiAlN coated outer diameter 6mm
Using a HSS made drill, a hole depth of 15 mm, feed 0.0
While performing lubrication with a water-soluble oil under the condition of 7 mm / rev, the tool life until holes are no longer punched in the cutting speed range of 8 to 90 m / min is calculated, and from the curve, 1000 is obtained.
The speed when the tool life was mm was calculated as VL1000 and evaluated.

【0042】3.耐食性評価:耐食性の評価試験は、J
IS:Z2371に規定された塩水噴霧試験により行っ
た。試験片としては、寸法直径10mm、高さ50mm
の円柱形上のものを用い、表面をエメリー紙により番手
#400まで研磨加工し、洗浄した後、これを35℃の
5質量%塩化ナトリウム水溶液噴霧環境中にて96時間
暴露する。評価は目視により、未発銹をA、しみ状発銹
をB、面積率5質量%以下の赤さび発銹をC、同20質
量%以下をD、同20質量%以上をEとして評価した。
なお、ランク間で判別困難な場合は、そのランクに準ず
ることを表わすため−(マイナス)を付記した。
3. Corrosion resistance evaluation: J
It was carried out by the salt spray test specified in IS: Z2371. As a test piece, the dimension diameter 10mm, height 50mm
The surface is ground to # 400 using emery paper, washed, and then exposed in a 5 mass% sodium chloride aqueous solution spray environment at 35 ° C. for 96 hours. The evaluation was performed by visually observing that the unripened rust was A, the spotted rust was B, the red rust rust having an area ratio of 5% by mass or less was C, the same 20% by mass or less was D, and the same 20% by mass or more was E.
In addition, when it is difficult to discriminate between ranks, − (minus) is added to indicate that the rank is followed.

【0043】3.耐アウトガス性評価:耐アウトガス性
の評価は、Sの発生量を規定することによって行った。
具体的には、寸法が、縦が15mm、横が25mm、厚
さが3mmの直方体形状で、かつ、全面を番手#400
のエメリーペーパーによって研磨加工した試験片を用い
る。そして、容積が250ccの密閉容器中に、前記試
験片と銀箔(寸法:縦10mm、横5mm、厚さ0.1
mm、純度:99.9%以上)と0.5ccの純水をい
れ、その容器内の温度を85℃に維持しつつ120時間
保持させた。また、そして試験後の銀箔の外観の明度N
を、JIS:Z8721に規定された色見本と照合する
ことにより測定し、以下のように判定した。 A:N≧9.0 B:9.0>N≧8.0 C:8.0>N≧6.8 D:6.8>N≧5.0 E:5.0>N 前述の通り、銀箔はSを含有したガスが発生したときの
ゲッターとして働き、吸着したS成分が多くなると、硫
化銀の生成により銀箔表面が黒変して明度が低下する。
本発明者らが燃焼赤外線吸収法により銀箔中の硫黄成分
含有量WSO(質量%)を別途測定したところ、明度が8
以上となっているとき銀箔中のS含有量WSOの値がおお
むね0.035質量%以下となることを確認している。
従って、上記のAないしBの判定結果が得られたもの
が、耐アウトガス性において良好であるといえる。
3. Outgas resistance evaluation: Outgas resistance was evaluated by defining the amount of S generated.
Specifically, the dimensions are 15 mm in length, 25 mm in width, and 3 mm in thickness, and the entire surface is # 400.
The test piece polished by the emery paper is used. Then, in a closed container having a volume of 250 cc, the test piece and the silver foil (dimensions: length 10 mm, width 5 mm, thickness 0.1) were used.
mm, purity: 99.9% or more) and 0.5 cc of pure water were added, and the temperature in the container was maintained at 85 ° C. for 120 hours. Also, the lightness N of the appearance of the silver foil after the test
Was measured by collating with a color sample specified in JIS: Z8721, and determined as follows. A: N ≧ 9.0 B: 9.0> N ≧ 8.0 C: 8.0> N ≧ 6.8 D: 6.8> N ≧ 5.0 E: 5.0> N As described above The silver foil acts as a getter when a gas containing S is generated, and when the amount of the adsorbed S component increases, the silver foil surface turns black due to the formation of silver sulfide and the brightness decreases.
When the present inventors separately measured the sulfur component content WSO (mass%) in the silver foil by the combustion infrared absorption method, the brightness was 8
It has been confirmed that the value of S content WSO in the silver foil is about 0.035 mass% or less when the above is satisfied.
Therefore, it can be said that the one which obtained the above judgment result of A or B is excellent in the outgas resistance.

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】すなわち、本発明の実施例である発明鋼は
いずれも、熱間加工性、被削性、耐食性及び耐アウトガ
ス性の全てにわたって良好な結果が得られていることが
わかる。また、図1の組成範囲(II)に属する鋼は
(III)に属する鋼よりも耐アウトガス性に優れてお
り、他方(III)に属する鋼は(II)に属する鋼よ
りもドリル被削性により優れていることもわかる。
That is, it is understood that all of the invention steels of the examples of the present invention have good results in all of hot workability, machinability, corrosion resistance and outgas resistance. Further, the steel belonging to the composition range (II) in FIG. 1 is more excellent in outgas resistance than the steel belonging to (III), while the steel belonging to (III) is more drill machinable than the steel belonging to (II). It can be seen that is superior to.

【0046】以上、本発明の実施例を示したが、これは
あくまで例示であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない
範囲で、当事者の知識に基づき種々の改良ないし変形を
加えた態様でも実施可能であることはいうまでもない。
The embodiments of the present invention have been described above, but these are merely examples, and the present invention can be carried out in a mode in which various improvements or modifications are made based on the knowledge of the parties without departing from the spirit of the invention. It goes without saying that it is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の快削性ステンレス鋼の組成範囲の説明
図。
FIG. 1 is an explanatory view of a composition range of free-cutting stainless steel of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 俊治 愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地 大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shunji Noda             2-30, Daido-cho, Minami-ku, Nagoya-shi, Aichi             Daido Steel Co., Ltd. Technology Development Laboratory

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Feを主成分としてNiを含有しない
か、または含有していてもその含有率が2.0質量%以
下であり、 Crを 7〜35質量%、Cを0.01〜0.4質量%
の範囲にてそれぞれ含有し、 Tiの質量含有率をWTi(質量%)、Zrの質量含有
率をWZr(質量%)として、WTi+0.52WZr
が0.03〜3.5質量%となるようにTiとZrとの
少なくともいずれかを含有し、 また、0.01〜1質量%のSと0.01〜0.8質量
%のSeとの少なくともいずれかを含有し、 Ti及び/又はZrを金属元素成分の主成分とし、該金
属元素成分との結合成分として、Cを必須とし、S、S
e及びTeの少なくともいずれかを含有する快削性付与
化合物相が組織中に分散形成されてなり、さらに、 Ti、Zr、C、S及びSeの各mol含有率をMTi、
MZr、MC、MS及びMSe(単位:それぞれmol%)と
し、 α≡MC/(MTi+MZr); β≡(MS+MSe)/(MTi+MZr)として、 0.05≦α≦0.8; 0.27≦β≦0.8;及び、 α−0.45≦β≦α+0.65; となるように、Ti、Zr、C、S及びSeの各含有率
が定められてなることを特徴とする快削ステンレス鋼。
1. Fe is a main component and does not contain Ni, or even if it contains Ni, its content is 2.0 mass% or less, Cr is 7 to 35 mass%, and C is 0.01 to 0. 0.4% by mass
The content of Ti is WTi (mass%), the mass content of Zr is WZr (mass%), and WTi + 0.52WZr
Is at least 0.03 to 3.5% by mass, and at least one of Ti and Zr is contained, and 0.01 to 1% by mass S and 0.01 to 0.8% by mass Se are included. Of Ti and / or Zr as a main component of the metal element component, C as an essential component of the bond with the metal element component, and S, S
The free-cutting property-imparting compound phase containing at least one of e and Te is dispersed and formed in the structure, and the molar content of Ti, Zr, C, S and Se is MTi,
MZr, MC, MS and MSe (unit: mol%), α≡MC / (MTi + MZr); β≡ (MS + MSe) / (MTi + MZr), 0.05 ≦ α ≦ 0.8; 0.27 ≦ β Free-cutting stainless steel characterized in that the respective contents of Ti, Zr, C, S and Se are determined so that ≦ 0.8; and α−0.45 ≦ β ≦ α + 0.65; steel.
【請求項2】 0.05≦α≦0.55; 0.27≦β≦0.55;及び、 α−0.15≦β≦(1/3)×α+0.4; となるように、Ti、Zr、C、S及びSeの各含有率
が定められてなる請求項1記載の快削ステンレス鋼。
2. 0.05 ≦ α ≦ 0.55; 0.27 ≦ β ≦ 0.55; and α−0.15 ≦ β ≦ (1/3) × α + 0.4; The free-cutting stainless steel according to claim 1, wherein the respective contents of Ti, Zr, C, S and Se are set.
【請求項3】 α≦0.8; 0.55≦β≦0.8;及び、 α−0.15≦β≦α+0.65; となるように、Ti、Zr、C、S及びSeの各含有率
が定められてなる請求項1記載の快削ステンレス鋼。
3. Ti, Zr, C, S, and Se such that α ≦ 0.8; 0.55 ≦ β ≦ 0.8; and α−0.15 ≦ β ≦ α + 0.65; The free-cutting stainless steel according to claim 1, wherein each content rate is determined.
【請求項4】 Si:2質量%以下、Mn:2質量%以
下、P:0.05質量%以下、Cu:2質量%以下、
Co:2質量%以下、O:0.03質量%以下、N:
0.05質量%以下とされる請求項1ないし3のいずれ
か1項に記載の快削ステンレス鋼。
4. Si: 2 mass% or less, Mn: 2 mass% or less, P: 0.05 mass% or less, Cu: 2 mass% or less,
Co: 2 mass% or less, O: 0.03 mass% or less, N:
Free cutting stainless steel according to any one of claims 1 to 3, wherein the content is 0.05% by mass or less.
【請求項5】 0.1〜4質量%のMoと、0.1〜3
質量%のWとの少なくともいずれかを含有する請求項1
ないし4のいずれか1項に記載の快削ステンレス鋼。
5. Mo in an amount of 0.1 to 4% by mass and 0.1 to 3
% Of W and at least one of them is contained.
The free-cutting stainless steel according to any one of 1 to 4.
【請求項6】 0.005〜0.1質量%のTeと、
0.01〜0.2質量%のBiと、0.01〜0.3質
量%のPbから選ばれる1種又は2種以上を含有する請
求項1ないし5のいずれか1項に記載の快削ステンレス
鋼。
6. Te of 0.005 to 0.1% by mass,
The pleasant sensation according to any one of claims 1 to 5, containing one or more selected from 0.01 to 0.2% by mass of Bi and 0.01 to 0.3% by mass of Pb. Ground stainless steel.
【請求項7】 Ca、Mg、B、REM(ただしREM
は元素周期律表にて3A族として分類される金属元素の
1種または2種以上)から選ばれる一種以上を合計にて
0.0005〜0.01質量%含有する請求項1ないし
6のいずれか1項に記載の快削ステンレス鋼。
7. Ca, Mg, B, REM (however, REM
Is 0.005 to 0.01% by mass in total of one or more selected from the group consisting of one or more metal elements classified as Group 3A in the Periodic Table of Elements. Free-cutting stainless steel according to item 1.
【請求項8】 Nb、V、Ta、Hfから選ばれる一種
以上を0.01〜0.5質量%含有する請求項1ないし
7のいずれか1項に記載の快削ステンレス鋼。
8. The free-cutting stainless steel according to claim 1, which contains 0.01 to 0.5 mass% of one or more selected from Nb, V, Ta, and Hf.
【請求項9】 合金材料試験片として、縦15mm、横
25mm、厚さ3mmの直方体形状を有し、かつ全面を
番手#400のエメリーペーパーを用いて研磨したもの
を用意し、硫黄成分ゲッターとしての、縦10mm、横
5mm、厚さ0.1mmの純度99.9%以上の銀箔
と、0.5cc.の純水とを、前記試験片とともに内容
積250ccの容器中に封入し、容器内の温度が85℃
となるように昇温して20時間保持した後、前記銀箔中
の硫黄成分含有量WSO(質量%)を分析したとき、前記
WSOの値が0.035質量%以下となる請求項1ないし
8のいずれか1項に記載の快削ステンレス鋼。
9. An alloy material test piece having a rectangular parallelepiped shape having a length of 15 mm, a width of 25 mm, and a thickness of 3 mm, and the entire surface of which is polished using an emery paper having a count of # 400, is prepared as a sulfur component getter. , 10 mm in length, 5 mm in width, and 0.1 mm in thickness, and having a purity of 99.9% or more, and 0.5 cc. Of pure water are sealed together with the test piece in a container having an internal volume of 250 cc. Temperature is 85 ℃
9. When the sulfur component content WSO (mass%) in the silver foil is analyzed after the temperature is raised to 20 ° C. and held for 20 hours, the value of WSO is 0.035 mass% or less. Free-cutting stainless steel according to any one of 1.
【請求項10】 前記快削性付与化合物相が(Ti,Z
r)(S,Se) の化学量論組成を有するもの
とし、Ti、Zr、C、S及びSeの各mol含有率を
MTi、MZr、MC、MS及びMSe(単位:それぞれmol
%)とし、0.5(MS+MSe)と0.25(MTi+MZ
r)の各値のうち、数値の小さいものをQとして、MC−
Q(単位mol%)を質量%に換算したものとして表さ
れる余剰炭素量が、0.1質量%以下とされている請求
項1ないし9のいずれか1項に記載の快削ステンレス
鋼。
10. The free-cutting property imparting compound phase is (Ti, Z
r)Four(S, Se) TwoCTwoHaving a stoichiometric composition of
And the respective mol contents of Ti, Zr, C, S and Se are
MTi, MZr, MC, MS and MSe (unit: mol
%) And 0.5 (MS + MSe) and 0.25 (MTi + MZ)
r-) of each value, the one with the smallest numerical value is Q, and MC-
Expressed as Q (unit mol%) converted to mass%
The surplus carbon content is claimed to be 0.1 mass% or less
Item 10. Free-cutting stainless steel according to any one of items 1 to 9.
steel.
【請求項11】 材料の研磨表面にて観察される快削性
付与化合物相の面積率が0.1〜20%である請求項1
ないし10のいずれか1項に記載の快削性工具鋼。
11. The area ratio of the free-cutting property imparting compound phase observed on the polished surface of the material is 0.1 to 20%.
11. A free-cutting tool steel according to any one of 1 to 10.
【請求項12】 材料の研磨表面にて観察される快削性
付与化合物相の平均粒径が0.1〜30μmである請求
項1ないし11のいずれか1項に記載の快削性工具鋼。
12. The free-cutting tool steel according to claim 1, wherein the average particle size of the free-cutting property-imparting compound phase observed on the polished surface of the material is 0.1 to 30 μm. .
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