JP2007131939A - フェライト系快削ステンレス鋼 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のフェライト系快削ステンレス鋼は、質量%で、C:0.005%以上0.05%以下,Si:0.10%以上2.0%以下,Mn:0.05%以上0.6%以下,P:0.01%以上0.10%以下,S:0.30%以上0.60%以下,Cu:0.01%以上2.0%以下,Ni:0.01%以上2.0%以下,Cr:16.0%以上25.0%以下,Mo:0.01%以上4.0%以下,Ti:0.10%以上1.0%以下,O:0.015%以下,N:0.020%以下,Al:0.010%以上0.100%以下を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、下記の式(1)ないし式(3)を満たすことを特徴とする。
0.08≦[Mn(%)]/[S(%)]≦1.66・・・式(1)
0.50≦[Ti(%)]/[S(%)]≦1.5・・・式(2)
[S(%)]/[C(%)]≧10.0・・・式(3)
【選択図】 なし
Description
質量%で、C:0.005%以上0.05%以下,Si:0.10%以上2.0%以下,Mn:0.05%以上0.6%以下,P:0.01%以上0.10%以下,S:0.30%以上0.60%以下,Cu:0.01%以上2.0%以下,Ni:0.01%以上2.0%以下,Cr:16.0%以上25.0%以下,Mo:0.01%以上4.0%以下,Ti:0.10%以上1.0%以下,O:0.015%以下,N:0.020%以下,Al:0.010%以上0.100%以下を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、下記の式(1)ないし式(3)を満たすことを特徴とする。
0.08≦[Mn(%)]/[S(%)]≦1.66・・・式(1)
0.50≦[Ti(%)]/[S(%)]≦1.5・・・式(2)
[S(%)]/[C(%)]≧10.0・・・式(3)
なお、本明細書において“[X(%)]”とは、Xに表される元素の添加量を表す。
[Mn(%)]/[S(%)]が当該範囲にあることにより、耐食性が劣化しない程度に、MnS系硫化物に含まれるMn量を低減することができる。かかる効果を得るには、[Mn(%)]/[S(%)]が1.66以下であることが必要である。望ましくは1.00以下とする。それを上回ると、MnS系硫化物中のMn成分が多くなり過ぎて、耐食性が損なわれてしまう。一方、コストとの兼ね合い、熱間加工性を十分に確保するためには、[Mn(%)]/[S(%)]が0.08以上であることが必要である。望ましくは0.20以上とする。
[Ti(%)]/[S(%)]が当該範囲にあることにより、MnS系硫化物が大型化および針状化しない程度に、MnS系硫化物に含まれるTi量を増加することができる。かかる効果を得るには、[Ti(%)]/[S(%)]が0.50以上であることが必要である。望ましくは0.70以上とする。他方、[Ti(%)]/[S(%)]が1.5を上回ると、MnS系硫化物に含まれるTi量が多くなり過ぎて、材料の硬さが過剰となってしまう。望ましくは1.20以下とする。
[S(%)]/[C(%)]が当該範囲にあることにより、MnS系硫化物の組成が適正に保たれ、被削性(特にドリル加工性)を十分なものとすることができる。すなわち、[S(%)]/[C(%)]が10.0を下回るほどCが含まれている場合、MnS等と比較すると硬質なTi炭硫化物が生成してしまい、被削性(特にドリル加工性)に悪影響を及ぼす場合があることから、上記範囲にする必要がある。望ましくは13.0以上とする。
Cは、過度に添加すると、被削性向上に不利となる単体の炭化物を多量に生成してしまうため、0.05%以下の添加とする。望ましくは0.035%以下とする。但し、添加を過度に制限すると、コスト上昇を招いてしまうため、0.005%以上の含有を許容する。
Siは、鋼の脱酸剤として添加するため、かかる効果を得るべく0.10%以上の添加とする。他方、過度に添加すると、熱処理後の硬さが高くなって被削性が劣化してしまうため、2.0%以下の添加とする。被削性加工性を重視する場合、望ましくは1.0%以下とする。
Mnは、鋼の脱酸剤として作用するため、かかる効果を得るべく0.05以上の添加とする。他方、過度に添加すると、耐食性を劣化させるMnSを多く生成してしまうため、0.6%以下の添加とする。耐食性を重視する場合、望ましくは0.4%以下とする。
Pは、粒界に偏析して、粒界腐食感受性を高めたり、靭性の低下を招くため、0.10%以下に制限する。望ましくは0.03%以下とする。但し、過度の低減はコスト上昇を招いてしまうため、0.01%以上の含有を許容する。
Sは、被削性を向上させるMnS系硫化物の構成元素であり、十分な被削性向上効果を得るべく、0.30%以上の添加とする。他方、過度に添加すると、熱間加工性が低下してしまうことから、0.60%以下の添加とする。また、被削性の向上と熱間加工性の低下との兼ね合いにより、下限については望ましくは0.35%以上とし、上限については望ましくは0.50%以下とする。
Cuは、耐食性(特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、かかる効果を得るべく0.01%以上の添加とする。他方、過度に添加すると、熱間加工性が劣化してしまうことから、2.0%以下の添加とする。望ましくは1.0%以下、更に望ましくは0.6%以下とする。
Niは、Crのみでは十分でない耐食性を補填するために必要な元素である。かかる効果を得るべく0.01%以上の添加とする。他方、過度に添加すると、コスト上昇を招いてしまうため、2.0%以下の添加とする。また、耐食性の向上とコスト上昇との兼ね合いにより、望ましくは1.0%以下、更に望ましくは0.6%以下とする。
Crは、耐食性を向上させる元素であり、かかる効果を得るべく16.0%以上の添加とする。他方、過度に添加すると、コスト上昇を招くばかりでなく、熱間加工性が低下してしまうため、25.0%以下の添加とする。また、耐食性の向上とコスト上昇との兼ね合いにより、下限については望ましくは17.0%以上とし、上限については望ましくは22.0%以下とする。
Moは、耐食性や強度をより向上することができるため、かかる効果を得るべく0.01%以上の添加とする。他方、過度に添加すると、熱間加工性を害するほか、コストの上昇を招いてしまうため、4.0%以下の添加とする。コスト面をより重視する場合、望ましくは1.5%以下とする。
Tiは、硫化物の大型化を抑制し、加工性に寄与するため、かかる効果を得るべく0.10%以上の添加とする。他方、過度に添加すると、コストの上昇を招いてしまうため、1.0%以下の添加とする。また、加工性とコスト上昇との兼ね合いにより、下限については望ましくは0.20%以上とし、上限については望ましくは0.60%以下とする。
Oは、Tiと結合して被削性の向上には効果的でない酸化物を形成してしまうことから、極力低く抑制すべきであり、0.015%以下に制限する。製造コストとの兼ね合いであるが、望ましくは0.008%以下、更に望ましくは0.005%とする。
Nは、Tiと結合して被削性の向上には効果的でない窒化物を形成してしまうことから、極力低く抑制すべきであり、0.020%以下に制限する。製造コストとの兼ね合いであるが、望ましくは0.016%以下、更に望ましくは0.010%以下とする。
Alは、鋼の脱酸剤として添加するため、かかる効果を得るべく0.010%以上の添加とする。他方、過度に添加すると、被削性に有害な酸化物を形成してしまうことから、0.100%以下の添加とする。望ましくは0.050%以下とする。
Vは、被削性改善に寄与する元素であることから、かかる効果を得るべく0.10%以上添加することができる。但し、過度に添加すると、コストの上昇を招くことがあるため、2.0%以下の添加が好ましい。また、被削性とコストとの兼ね合いにより、下限については望ましくは0.20%以上とし、上限については望ましくは1.0%以下とする。
Pb,Se,Te,Biは、被削性を更に向上させることが可能な元素であることから、かかる効果を得るべく各々0.01%以上添加することができる。但し、過度に添加すると、熱間加工性が低下することがあるため、Pbは0.30%以下,Seは0.30%以下,Teは0.10%以下,Biは0.30%以下とすることが好ましい。
Ca,Mg,B,REM(希土類元素)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とから、かかる効果を得るべく各々0.0001%以上添加することができる。但し、過度に添加すると、その効果は飽和し、逆に熱間加工性が低下することがあるため、Caは0.05%以下,Mgは0.02%以下,Bは0.02%以下,REMは0.0100%以下とすることが好ましい。
Wは、耐食性や強度をより向上させるのに有効な元素であることから、かかる効果を得るべく0.01%以上添加することができる。但し、過度に添加すると、熱間加工性を害するほか、コストの上昇を招くことがあるため、2.0%以下の添加とすることが好ましい。
Nb、Taは、炭窒化物を形成し、鋼の結晶粒を微細化して靭性を高める効果があることから、かかる効果を得るべく各々0.01%以上添加することができる。但し、過度に添加すると、その効果は飽和してしまうため、各々0.30%以下の添加とすることが好ましい。
表1に示す成分組成の鋼種について、各々150kgを高周波誘導炉にて溶製し、冷却してインゴットを作製した。そして、各インゴットを1050〜1200℃に加熱し、熱間鍛造により20mmの丸棒に加工した。それらの丸棒を、更に780℃で4時間加熱した後、空冷(焼きなまし処理)して、以下に記述する各試験に供した。試験結果を表2に示す。
(A−1)旋削性
旋削性評価は、旋削加工後のワーク外径変寸量および切屑形状によって評価した。
旋削加工は、超硬コーティングバイトを用いて、周速100mm/min,一回転当たりの切込み量0.10mm,一回転当たりの送り量0.01mm/revで不水溶性油による湿式にて実施した。外径変寸量は、サンプル50個の切削を行った後の初期ワークからの変寸量である。判定基準は、外径変寸量が30μm以下の場合を「小」、30μm超過100μm以下の場合を「中」、100μm超過の場合を「大」とした。更に、切屑形状を目視観察し、破砕性が良好であるものは「良」、破砕性が悪く切屑がつながった状態のものは「劣」とした。
ドリル加工性評価は、ドリル加工後のドリル摩耗量および切屑形状により評価した。
ドリル加工は、ハイスドリルを用いて、周速30mm/min,ドリル径5mm,穴深さ20mm(非貫通),一回転あたりの送り量0.07mm/revで不水溶性油による湿式にて実施した。ドリル摩耗量は、100個の穴を加工した後の摩耗量である。判定基準は、ドリル磨耗量が50μm以下の場合を「小」、50μm超過150μm以下の場合を「中」、150μm超過の場合を「大」とした。更に、切屑形状は目視観察し、破砕性が良好であるものは「良」、破砕性が悪く切屑がつながった状態のものは「劣」とした。
耐食性評価試験は、塩水噴霧試験によって行った。
試験片は、直径10mm,高さ50mmの円柱形状のものを用い、表面をエメリー紙により#400番まで研磨加工し、脱脂洗浄して、これら各試料を温度30℃,5%NaClの塩水噴霧雰囲気中に96h保存した後、目視での外観判定により発錆の有無を確認した。
硫化物の組成については、EPMA(電子プローブ微小分析)を用い、観察面において任意に10個の硫化物を選択して定量分析を行った。その代表例を表2に示す。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.005%以上0.05%以下,Si:0.10%以上2.0%以下,Mn:0.05%以上0.6%以下,P:0.01%以上0.10%以下,S:0.30%以上0.60%以下,Cu:0.01%以上2.0%以下,Ni:0.01%以上2.0%以下,Cr:16.0%以上25.0%以下,Mo:0.01%以上4.0%以下,Ti:0.10%以上1.0%以下,O:0.015%以下,N:0.020%以下,Al:0.010%以上0.100%以下を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、下記の式(1)ないし式(3)を満たすことを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
0.08≦[Mn(%)]/[S(%)]≦1.66・・・式(1)
0.50≦[Ti(%)]/[S(%)]≦1.5・・・式(2)
[S(%)]/[C(%)]≧10.0・・・式(3) - 請求項1に記載の成分に加え、V:0.10%以上2.0%以下を含有するフェライト系快削ステンレス鋼。
- 請求項1または2に記載の成分に加え、Pb:0.01%以上0.30%以下,Se:0.01%以上0.30%以下,Te:0.01%以上0.10%以下,Bi:0.01%以上0.30%以下のうち1種または2種以上を含有するフェライト系快削ステンレス鋼。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の成分に加え、Ca:0.0001%以上0.05%以下,Mg:0.0001%以上0.02%以下,B:0.0001%以上0.02%以下,REM:0.0100%以下,W:0.01%以上2.0%以下,Nb:0.01%以上0.50%以下,Ta:0.01%以上0.50%以下のうち1種または2種以上を含有するフェライト系快削ステンレス鋼。
- 鋼中に生成するMnS系硫化物に含まれるCr量が5%以上であり、同じく含まれるTi量が10%以上である請求項1ないし4のいずれか1項に記載のフェライト系快削ステンレス鋼。
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CN103695781A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-02 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种铜铌复合易切削钢及其生产方法 |
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