JP2020158801A - Steel material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼材に関し、例えば、工具及び機械部品等の用途に使用可能な工具用鋼及び機械構造用鋼等の鋼材に関する。 The present invention relates to steel materials, for example, steel materials such as tool steels and machine structural steels that can be used for applications such as tools and machine parts.
工具及び機械部品等は、例えば、工具用鋼及び機械構造用鋼等の鋼材に対して鍛造等の加工を施した後に、切削加工を施して最終形状に仕上げることにより製造される。このように切削加工を施す鋼材には、加工精度及び製造効率等の観点から、優れた被削性を有することが求められている。 Tools, machine parts, and the like are manufactured by, for example, forging steel materials such as tool steel and machine structural steel, and then cutting to finish the final shape. The steel material to be cut in this way is required to have excellent machinability from the viewpoint of processing accuracy, manufacturing efficiency, and the like.
鋼材の成分としてＰｂを含有させることにより被削性を向上させたＰｂ快削鋼が知られている。しかし、Ｐｂは人体及び環境に有害であることから、近年では、Ｐｂ含有量が極めて少ないか、あるいはＰｂを含有しない鋼材について、良好な被削性を発揮することが求められている。 A Pb free-cutting steel having improved machinability by containing Pb as a component of a steel material is known. However, since Pb is harmful to the human body and the environment, in recent years, it has been required to exhibit good machinability for steel materials having an extremely low Pb content or no Pb.
例えば、特許文献１には、ＢｉとＳｅとＴｅとの合計の含有量、及びＴｉとＮｂとＺｒとＶとの合計の含有量とが所定の範囲である無鉛鋼が開示されており、当該無鉛鋼は、良好な焼入れ性、被削性および耐摩耗性を有すると述べられている。 For example, Patent Document 1 discloses a lead-free steel in which the total content of Bi, Se and Te and the total content of Ti, Nb, Zr and V are within a predetermined range. Lead-free steel is described as having good hardenability, machinability and abrasion resistance.
特許文献２には、Ｐｂ含有量が０．５質量％以下であり、Ａｌ含有量及びＮ含有量が所定の式を満足し、切削工具の表面にＡｌ２Ｏ３被膜を形成する機械構造用鋼が開示されており、当該機械構造用鋼により、優れた潤滑性及び工具寿命が得られると述べられている。 Patent Document 2 describes for a machine structure in which the Pb content is 0.5% by mass or less, the Al content and the N content satisfy a predetermined formula, and an Al 2 O 3 coating is formed on the surface of a cutting tool. Steel is disclosed and it is stated that the mechanical structural steel provides excellent lubricity and tool life.
特許文献３には、Ｐｂ含有量が０．３０質量％以下であり、Ａｌ含有量及びＮ含有量が所定の式を満足する非調質鋼が開示されている。 Patent Document 3 discloses a non-tampered steel having a Pb content of 0.30% by mass or less and an Al content and an N content satisfying a predetermined formula.
特許文献４には、Ｐｂを含有しない鋼を用いて、所定の条件で熱間圧延を行い、所定の温度で保持した後に放冷する球状化焼鈍用高炭素鋼材の製造方法が開示されている。 Patent Document 4 discloses a method for producing a high carbon steel material for spheroidizing annealing, in which steel containing no Pb is hot-rolled under predetermined conditions, held at a predetermined temperature, and then allowed to cool. ..
特許文献５には、Ａｌ含有量及びＮ含有量が所定の式を満足する機械構造用鋼に対して、溶存酸素量が４〜１６体積％である不水溶性切削油剤を用いて切削加工を行う機械構造用鋼の切削方法が開示されており、当該切削方法は、工具寿命を高め、切削加工効率に優れていると述べられている。
In
特許文献６には、複数の鋼片を積層し、熱間加工により当該鋼片を圧着して成形した工具用鋼材が開示されており、Ｐｂを含有しない工具用鋼の被削性が検討されている。 Patent Document 6 discloses a steel material for tools formed by laminating a plurality of steel pieces and crimping the steel pieces by hot working, and the machinability of the tool steel containing no Pb is examined. ing.
特許文献７には、Ｐｂ含有量が０．３０質量％以下である線材をストランド状態で軸方向に搬送し、所定の条件で圧延した後、所定の条件で冷却する鋼線の製造方法が開示されている。 Patent Document 7 discloses a method for producing a steel wire in which a wire rod having a Pb content of 0.30% by mass or less is transported in a strand state in the axial direction, rolled under a predetermined condition, and then cooled under a predetermined condition. Has been done.
特許文献８には、Ｐｂ含有量が０．３０質量％以下であり、Ｃ含有量が０．８質量％超である鋼から熱間圧延された線材を、所定の条件で加熱、圧延による延伸加工及び冷却を行う鋼線の製造方法が開示されている。 Patent Document 8 describes that a wire rod hot-rolled from steel having a Pb content of 0.30% by mass or less and a C content of more than 0.8% by mass is heated and rolled under predetermined conditions. A method for manufacturing a steel wire to be processed and cooled is disclosed.
しかし、上述の技術を始めとした広範な検討がなされているにも関わらず、Ｐｂ含有量が極めて少ないか、あるいはＰｂを含有しない鋼材について、被削性の向上が不十分であるのが現状である。 However, despite extensive studies including the above-mentioned techniques, the current situation is that the improvement of machinability is insufficient for steel materials having an extremely low Pb content or no Pb. Is.
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｐｂ含有量が極めて少ないか、あるいはＰｂを含有しなくても、十分な被削性を有する鋼材を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a steel material having an extremely low Pb content or having sufficient machinability even if it does not contain Pb. Is.
本発明の態様１は、
Ｃ ：０．９０〜１．００質量％、
Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％、
Ｍｎ：０．８０〜１．２０質量％、
Ｐ ：０．０２０質量％以下、
Ｓ ：０．１０〜０．２０質量％、
Ｃｒ：０．１０〜０．３０質量％、及び
Ｃｕ：０．１０〜０．２５質量％
を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼材である。
Aspect 1 of the present invention is
C: 0.99 to 1.00 mass%,
Si: 0.10 to 0.35% by mass,
Mn: 0.80-1.20% by mass,
P: 0.020% by mass or less,
S: 0.10 to 0.20% by mass,
Cr: 0.10 to 0.30% by mass, and Cu: 0.10 to 0.25% by mass
Is a steel material containing iron and the balance consisting of iron and unavoidable impurities.
本発明の態様２は、
Ｎｉ：０質量％超０．３０質量％以下、
Ｍｏ：０質量％超０．５０質量％以下、
Ｂ ：０質量％超０．０１質量％以下、
Ｔｉ：０質量％超０．５０質量％以下、
Ｎｂ：０質量％超０．５０質量％以下、及び
Ｖ ：０質量％超０．５０質量％以下
からなる群から選択される１種以上を更に含有する態様１に記載の鋼材である。
Aspect 2 of the present invention
Ni: More than 0% by mass and 0.30% by mass or less,
Mo: More than 0% by mass and less than 0.50% by mass,
B: More than 0% by mass and 0.01% by mass or less,
Ti: More than 0% by mass and less than 0.50% by mass,
The steel material according to embodiment 1, further containing at least one selected from the group consisting of Nb: more than 0% by mass and 0.50% by mass or less, and V: more than 0% by mass and 0.50% by mass or less.
本発明の実施形態により、Ｐｂ含有量が極めて少ないか、あるいはＰｂを含有しなくても、十分な被削性を有する鋼材を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a steel material having a very low Pb content or having sufficient machinability even if it does not contain Pb.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、本発明者は、とりわけ、Ｍｎ及びＳの含有量を従来鋼とは全く異なる範囲に制御することに加えて、Ｃｕ含有量も制御することにより、Ｐｂ含有量が極めて少ないか、あるいはＰｂを含有しなくても、十分な被削性を有する鋼材を得ることができることを見出した。以下、具体的に説明する。 The present inventor has made diligent studies to solve the above problems. As a result, the present inventor, in particular, controls the Mn and S contents in a range completely different from that of the conventional steel, and also controls the Cu content, so that the Pb content is extremely low or It has been found that a steel material having sufficient machinability can be obtained even if it does not contain Pb. Hereinafter, a specific description will be given.
本明細書において、Ｐｂ含有量が極めて少ないか、あるいはＰｂを含有しないことを「Ｐｂを実質的に含有しない」と言うことがある。
また、本明細書において、「Ｐｂを実質的に含有しない」とは、Ｐｂ含有量が０．０４質量％程度未満であることを意味し、後述するように、本発明の実施形態に係る鋼材は、０．０４質量％程度未満のＰｂを不可避的不純物として含み得る。
In the present specification, the fact that the Pb content is extremely low or does not contain Pb may be referred to as "substantially free of Pb".
Further, in the present specification, "substantially free of Pb" means that the Pb content is less than about 0.04% by mass, and as will be described later, the steel material according to the embodiment of the present invention. May contain less than about 0.04% by mass of Pb as an unavoidable impurity.
従来鋼として、例えば、ＪＩＳ Ｇ ４４０１：２００９に記載のＳＫ９５が挙げられ、ＳＫ９５は、０．１０〜０．５０質量％のＭｎ、及び０．０３０質量％以下のＳを含有している。これに対して、本発明者は、鋼材中のＭｎ及びＳの含有量を多くして多量のＭｎＳを形成させ、ＭｎＳにより被削性を高めることを試みた。しかし、Ｍｎ及びＳの含有量を単に高めるだけでは、被削性の改善が十分でないことが分かった。そこで、ＭｎＳによる被削性の確保に加えて、他の手段により更に被削性を高めることを試みた。その結果、発明者は、鋼材にＣｕを含有させることにより、被削性を高めることができることを知見した。 Examples of the conventional steel include SK95 described in JIS G 4401: 2009, and SK95 contains 0.10 to 0.50% by mass of Mn and 0.030% by mass or less of S. On the other hand, the present inventor has tried to increase the content of Mn and S in the steel material to form a large amount of MnS, and to improve the machinability by MnS. However, it was found that simply increasing the contents of Mn and S does not sufficiently improve the machinability. Therefore, in addition to ensuring the machinability by MnS, we tried to further improve the machinability by other means. As a result, the inventor has found that the machinability can be improved by adding Cu to the steel material.
以上の知見に基づき、本発明者は更に検討を行い、Ｍｎ、Ｓ及びＣｕの含有量がそれぞれ所定の範囲となるように鋼材の化学成分組成を制御することにより、Ｐｂを実質的に含有しなくても、製造効率の低下を抑制しつつ、ＭｎＳ及びＣｕにより鋼材の被削性を高めることができることができることを見出し、本発明を完成した。 Based on the above findings, the present inventor further investigated and substantially contained Pb by controlling the chemical composition of the steel material so that the contents of Mn, S and Cu were within the predetermined ranges. The present invention has been completed by finding that it is possible to improve the machinability of a steel material by using MnS and Cu while suppressing a decrease in production efficiency without it.
本発明の実施形態に係る鋼材は、
Ｃ ：０．９０〜１．００質量％、
Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％、
Ｍｎ：０．８０〜１．２０質量％、
Ｐ ：０．０２０質量％以下、
Ｓ ：０．１０〜０．２０質量％、
Ｃｒ：０．１０〜０．３０質量％、及び
Ｃｕ：０．１０〜０．２５質量％
を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる。
以下、各元素について詳述する。
The steel material according to the embodiment of the present invention is
C: 0.99 to 1.00 mass%,
Si: 0.10 to 0.35% by mass,
Mn: 0.80-1.20% by mass,
P: 0.020% by mass or less,
S: 0.10 to 0.20% by mass,
Cr: 0.10 to 0.30% by mass, and Cu: 0.10 to 0.25% by mass
The balance consists of iron and unavoidable impurities.
Hereinafter, each element will be described in detail.
（１）Ｃ：０．９０〜１．００質量％
Ｃは、鋼材の強度を確保するために有用である。この作用を有効に発揮させるため、Ｃ含有量は０．９０質量％以上とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．９１質量％以上、より好ましくは０．９２質量％以上である。一方、Ｃ含有量が過剰であると、鋼材が硬くなり過ぎて、被削性が低下する。そのため、Ｃ含有量は１．００質量％以下とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．９９質量％以下、より好ましくは０．９８質量％以下である。
(1) C: 0.99 to 1.00 mass%
C is useful for ensuring the strength of the steel material. In order to effectively exert this action, the C content is 0.90% by mass or more. The C content is preferably 0.91% by mass or more, more preferably 0.92% by mass or more. On the other hand, if the C content is excessive, the steel material becomes too hard and the machinability is lowered. Therefore, the C content is set to 1.00% by mass or less. The C content is preferably 0.99% by mass or less, more preferably 0.98% by mass or less.
（２）Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％以下
Ｓｉは、脱酸元素であり、また固溶強化により鋼材の強度を高めるために有用である。この作用を有効に発揮させるためには、Ｓｉ含有量は０．１０質量％以上とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．１２質量％以上、より好ましくは０．１５質量％以上である。一方、Ｓｉ含有量が過剰であると、鋼材が硬くなり過ぎて、被削性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量は０．３５質量％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．３２質量％以下、より好ましくは０．３０質量％以下である。
(2) Si: 0.10 to 0.35% by mass or less Si is a deoxidizing element and is useful for increasing the strength of steel materials by solid solution strengthening. In order to effectively exert this action, the Si content is 0.10% by mass or more. The Si content is preferably 0.12% by mass or more, more preferably 0.15% by mass or more. On the other hand, if the Si content is excessive, the steel material becomes too hard and the machinability is lowered. Therefore, the Si content is set to 0.35% by mass or less. The Si content is preferably 0.32% by mass or less, more preferably 0.30% by mass or less.
（３）Ｍｎ：０．８０〜１．２０質量％
Ｍｎは、上述のように、Ｓと結合してＭｎＳを形成することにより被削性を向上させ、また鋼材の焼入れ性を向上させて鋼材の強度を高めるのに有用である。Ｍｎ含有量が０．８０質量％未満であると、ＭｎＳの形成が不十分であるため被削性を十分に向上させることができず、またＦｅＳが多く形成し、ＦｅＳにより熱間加工性が低下して製造効率が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は０．８０質量％以上とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．８５質量％以上、より好ましくは０．９０質量％以上である。一方、Ｍｎ含有量が過剰であると、鋼材が硬くなり過ぎて、被削性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は１．２０質量％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．１５質量％以下、より好ましくは１．１０質量％以下である。
(3) Mn: 0.80 to 1.20% by mass
As described above, Mn is useful for improving machinability by combining with S to form MnS, and for improving hardenability of the steel material to increase the strength of the steel material. If the Mn content is less than 0.80% by mass, the machinability cannot be sufficiently improved due to insufficient formation of MnS, a large amount of FeS is formed, and the hot workability is improved by FeS. It decreases and the manufacturing efficiency decreases. Therefore, the Mn content is set to 0.80% by mass or more. The Mn content is preferably 0.85% by mass or more, more preferably 0.90% by mass or more. On the other hand, if the Mn content is excessive, the steel material becomes too hard and the machinability is lowered. Therefore, the Mn content is set to 1.20% by mass or less. The Mn content is preferably 1.15% by mass or less, more preferably 1.10% by mass or less.
（４）Ｐ：０．０２０質量％以下
Ｐは、不純物元素として鋼材中に不可避的に存在する。Ｐ含有量が０．０２０質量％を超えると、Ｐが粒界に偏析して、加工性及び疲労特性が低下する。そのため、Ｐ含有量は０．０２０質量％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０１８質量％以下、より好ましくは０．０１５質量％以下である。Ｐ含有量は少ない程好ましく、０質量％であることが最も好ましいが、製鋼コスト及びその他の製造上の制約等により、通常は０質量％超残存する。
(4) P: 0.020% by mass or less P is unavoidably present in the steel material as an impurity element. When the P content exceeds 0.020% by mass, P segregates at the grain boundaries, and the workability and fatigue characteristics deteriorate. Therefore, the P content is set to 0.020% by mass or less. The P content is preferably 0.018% by mass or less, more preferably 0.015% by mass or less. The smaller the P content, the more preferable, and it is most preferably 0% by mass. However, due to steelmaking costs and other manufacturing restrictions, it usually remains in excess of 0% by mass.
（５）Ｓ：０．１０〜０．２０質量％
Ｓは、上述のように、Ｍｎと結合してＭｎＳを形成することにより被削性を向上させる。Ｓ含有量が０．１０質量％未満であると、ＭｎＳの形成が不十分であるため被削性を十分に向上させることができない。そのため、Ｓ含有量は０．１０質量％以上とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．１１質量％以上、より好ましくは０．１２質量％以上である。一方、Ｓ含有量が過剰であると、ＦｅＳが多く形成し、ＦｅＳにより熱間加工性が低下して製造効率が低下する。そのため、Ｓ含有量は０．２０質量％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．１９質量％以下、より好ましくは０．１８質量％以下である。
(5) S: 0.10 to 0.20% by mass
As described above, S improves machinability by combining with Mn to form MnS. If the S content is less than 0.10% by mass, the machinability cannot be sufficiently improved because the formation of MnS is insufficient. Therefore, the S content is set to 0.10% by mass or more. The S content is preferably 0.11% by mass or more, more preferably 0.12% by mass or more. On the other hand, if the S content is excessive, a large amount of FeS is formed, and the FeS lowers the hot workability and lowers the production efficiency. Therefore, the S content is set to 0.20% by mass or less. The S content is preferably 0.19% by mass or less, more preferably 0.18% by mass or less.
（６）Ｃｒ：０．１０〜０．３０質量％
Ｃｒは、鋼材の焼入れ性を向上させて鋼材の強度を高めるのに有用である。この作用を有効に発揮させるため、Ｃｒ含有量は０．１０質量％以上とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．１１質量％以上、より好ましくは０．１２質量％以上である。一方、Ｃｒ含有量が過剰であると、鋼材が硬くなり過ぎて、被削性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は０．３０質量％以下とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．２９質量％以下、より好ましくは０．２８質量％以下である。
(6) Cr: 0.10 to 0.30% by mass
Cr is useful for improving the hardenability of the steel material and increasing the strength of the steel material. In order to effectively exert this action, the Cr content is 0.10% by mass or more. The Cr content is preferably 0.11% by mass or more, more preferably 0.12% by mass or more. On the other hand, if the Cr content is excessive, the steel material becomes too hard and the machinability deteriorates. Therefore, the Cr content is set to 0.30% by mass or less. The Cr content is preferably 0.29% by mass or less, more preferably 0.28% by mass or less.
（７）Ｃｕ：０．１０〜０．２５質量％
Ｃｕは、上述のように、被削性を向上させるために重要である。Ｃｕを鋼材に含有させることにより被削性が向上することについて、そのメカニズムの詳細は調査中であるが、Ｃｕを鋼材に含有させることにより焼鈍後の鋼材が脆化し、鋼材を切削した際に生じる切り屑の分断が容易となるため、切削抵抗が低減し、すくい面の摩耗が低減するからであると考えられる。Ｃｕ含有量が０．１０質量％未満であると、被削性を十分に向上させることができない。そのため、Ｃｕ含有量は０．１０質量％以上とする。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．１１質量％以上、より好ましくは０．１２質量％以上である。一方、Ｃｕ含有量が過剰であると、熱間加工性が低下して製造効率が低下する。そのため、Ｃｕ含有量は０．２５質量％以下とする。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．２４質量％以下、より好ましくは０．２３質量％以下である。
(7) Cu: 0.10 to 0.25% by mass
Cu is important for improving machinability, as described above. The details of the mechanism of improving machinability by containing Cu in steel are under investigation, but when Cu is contained in steel, the steel after annealing becomes brittle and when the steel is cut. It is considered that this is because the cutting resistance is reduced and the wear of the rake face is reduced because the generated chips are easily divided. If the Cu content is less than 0.10% by mass, the machinability cannot be sufficiently improved. Therefore, the Cu content is set to 0.10% by mass or more. The Cu content is preferably 0.11% by mass or more, more preferably 0.12% by mass or more. On the other hand, if the Cu content is excessive, the hot workability is lowered and the production efficiency is lowered. Therefore, the Cu content is set to 0.25% by mass or less. The Cu content is preferably 0.24% by mass or less, more preferably 0.23% by mass or less.
（８）残部
基本成分は上記のとおりであり、残部は鉄及び不可避的不純物（例えば、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｎ等）である。不可避的不純物は、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素である。
また、上述のように、本発明の実施形態に係る鋼材は、０．０４質量％程度未満、例えば０．０４質量％未満のＰｂを不可避的不純物として含み得る。
なお、例えば、Ｐのように、通常、含有量が少ないほど好ましく、従って不可避的不純物であるが、その組成範囲について上記のように別途規定している元素がある。このため、本明細書において、残部を構成する「不可避的不純物」という場合は、別途その組成範囲が規定されている元素を除いた概念である。
(8) Remaining The basic components are as described above, and the remaining is iron and unavoidable impurities (for example, As, Sb, Sn, etc.). Inevitable impurities are elements that are brought in depending on the conditions of raw materials, materials, manufacturing equipment, and the like.
Further, as described above, the steel material according to the embodiment of the present invention may contain Pb of less than about 0.04% by mass, for example, less than 0.04% by mass as an unavoidable impurity.
It should be noted that, for example, there are elements such as P, which are usually preferable as the content is smaller, and therefore are unavoidable impurities, but the composition range thereof is separately specified as described above. Therefore, in the present specification, the term "unavoidable impurities" constituting the balance is a concept excluding elements whose composition range is separately defined.
更に、本発明の実施形態に係る鋼材は、以下の任意元素を含有していてよい。 Further, the steel material according to the embodiment of the present invention may contain the following optional elements.
（９）Ｎｉ：０質量％超０．３０質量％以下、Ｍｏ：０質量％超０．５０質量％以下、Ｂ：０質量％超０．０１質量％以下、Ｔｉ：０質量％超０．５０質量％以下、Ｎｂ：０質量％超０．５０質量％以下、及びＶ：０質量％超０．５０質量％以下からなる群から選択される１種以上
Ｎｉは、熱間加工性の向上に有用である。この作用を有効に発揮させるため、Ｎｉを選択的に鋼材に含有させる場合、Ｎｉ含有量は、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．０５質量％以上である。一方、Ｎｉの含有量が過剰であると、鋼材が硬くなり過ぎて、被削性が低下する。そのため、Ｎｉを選択的に鋼材に含有させる場合、Ｎｉ含有量は、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２５質量％以下、更に好ましくは０．２０質量％以下である。
(9) Ni: more than 0% by mass and 0.30% by mass or less, Mo: more than 0% by mass and 0.50% by mass or less, B: more than 0% by mass and 0.01% by mass or less, Ti: more than 0% by mass and 0. One or more Ni selected from the group consisting of 50% by mass or less, Nb: more than 0% by mass and 0.50% by mass or less, and V: more than 0% by mass and 0.50% by mass or less Ni has improved hot workability. It is useful for. When Ni is selectively contained in the steel material in order to effectively exert this action, the Ni content is preferably more than 0% by mass, more preferably 0.05% by mass or more. On the other hand, if the Ni content is excessive, the steel material becomes too hard and the machinability deteriorates. Therefore, when Ni is selectively contained in the steel material, the Ni content is preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.25% by mass or less, and further preferably 0.20% by mass or less.
Ｍｏ及びＢは、鋼材の焼入れ性を向上させて鋼材の強度を高めるのに有用である。この作用を有効に発揮させるため、Ｍｏ及びＢを選択的に鋼材に含有させる場合、Ｍｏ含有量は、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．０５質量％以上であり、Ｂ含有量は、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．０００２質量％以上である。一方、Ｍｏ及びＢの含有量が過剰であると、鋼材が硬くなり過ぎて、被削性が低下する。そのため、Ｍｏ及びＢを選択的に鋼材に含有させる場合、Ｍｏ含有量は、好ましくは０．５０質量％以下、より好ましくは０．４５質量％以下、更に好ましくは０．４０質量％以下であり、Ｂ含有量は、好ましくは０．０１質量％以下、より好ましくは０．００５質量％以下、更に好ましくは０．００３質量％以下である。 Mo and B are useful for improving the hardenability of the steel material and increasing the strength of the steel material. When Mo and B are selectively contained in the steel material in order to effectively exert this action, the Mo content is preferably more than 0% by mass, more preferably 0.05% by mass or more, and the B content is It is preferably more than 0% by mass, more preferably 0.0002% by mass or more. On the other hand, if the contents of Mo and B are excessive, the steel material becomes too hard and the machinability is lowered. Therefore, when Mo and B are selectively contained in the steel material, the Mo content is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.45% by mass or less, and further preferably 0.40% by mass or less. , B content is preferably 0.01% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or less, still more preferably 0.003% by mass or less.
Ｔｉ、Ｎｂ及びＶは、鋼材中で炭化物又は炭窒化物を形成して鋼材の強度を高めるのに有用である。この作用を有効に発揮させるため、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶを選択的に鋼材に含有させる場合、Ｔｉ含有量は、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．０３質量％以上であり、Ｎｂ含有量は、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．０３質量％以上であり、Ｖ含有量は、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．０３質量％以上である。一方、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶの含有量が過剰であると、鋼材が硬くなり過ぎて、被削性が低下する。そのため、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶを選択的に鋼材に含有させる場合、Ｔｉ含有量は、好ましくは０．５０質量％以下、より好ましくは０．４０質量％以下、更に好ましくは０．３０質量％以下であり、Ｎｂ含有量は、好ましくは０．５０質量％以下、より好ましくは０．４０質量％以下、更に好ましくは０．３０質量％以下であり、Ｖ含有量は、好ましくは０．５０質量％以下、より好ましくは０．４０質量％以下、更に好ましくは０．３０質量％以下である。 Ti, Nb and V are useful for forming carbides or carbonitrides in the steel to increase the strength of the steel. When Ti, Nb and V are selectively contained in the steel material in order to effectively exert this action, the Ti content is preferably more than 0% by mass, more preferably 0.03% by mass or more, and contains Nb. The amount is preferably more than 0% by mass, more preferably 0.03% by mass or more, and the V content is preferably more than 0% by mass, more preferably 0.03% by mass or more. On the other hand, if the contents of Ti, Nb and V are excessive, the steel material becomes too hard and the machinability is lowered. Therefore, when Ti, Nb and V are selectively contained in the steel material, the Ti content is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.40% by mass or less, still more preferably 0.30% by mass or less. The Nb content is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.40% by mass or less, still more preferably 0.30% by mass or less, and the V content is preferably 0.50% by mass or less. % Or less, more preferably 0.40% by mass or less, still more preferably 0.30% by mass or less.
３．製造方法
本発明の実施形態に係る鋼材の製造方法は特に限定されず、上述の化学成分組成を有する鋼を通常の製鋼法に従って溶製し、例えばビレット又はスラブ等の鋼片を鋳造し、得られた鋼片を用いて、常法に従って熱間圧延又は熱間鍛造を行った後、鋼片を冷却することにより、また必要に応じて更に焼鈍を施すことにより、本発明の実施形態に係る鋼材を製造してよい。
3. 3. Manufacturing Method The manufacturing method of the steel material according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, and a steel having the above-mentioned chemical composition is melted according to a usual steel manufacturing method, and a steel piece such as a billet or a slab is cast to obtain the product. According to the embodiment of the present invention, the steel pieces are hot-rolled or hot-forged according to a conventional method, and then the steel pieces are cooled and, if necessary, further annealed. Steel may be manufactured.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前述及び後述する趣旨に合致し得る範囲で、適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited by the following examples, and can be carried out with appropriate modifications within a range that can meet the above-mentioned and later gist, and all of them are the technical scope of the present invention. Included in.
１．サンプル作製
表１に記載のＮｏ．１の化学成分組成を有する鋼片を真空誘導加熱炉（２ｔ）で溶解鋳造し、得られた鋼片に熱間鍛造を施し、直径８０ｍｍの鍛造材を得た。当該鍛造材を７３０℃で６０分間焼鈍した後、放却し、Ｎｏ．１の試験材とした。Ｎｏ．１の試験材は、Ｐｂを実質的に含有しない実施例である。
また、表１に記載のＮｏ．２の化学成分組成を有する鋼片を転炉で溶解鋳造し、得られた鋼片に熱間圧延を施し、直径６０ｍｍの圧延材を得た。当該鍛造材を７３０℃で６０分間焼鈍した後、放却し、Ｎｏ．２の試験材とした。Ｎｏ．２の試験材は、Ｐｂを実質的に含有しない比較例である。
また、表１に記載のＮｏ．３の化学成分組成を有する鋼片を真空誘導加熱炉（１５０ｋｇ）で溶解鋳造し、得られた鋼片に熱間鍛造を施し、直径８０ｍｍの鍛造材を得た。当該鍛造材を７３０℃で６０分間焼鈍した後、放却し、Ｎｏ．３の試験材とした。Ｎｏ．３の試験材は、Ｐｂを含む従来鋼である。
なお、表１において、下線を付した数値は、本発明の実施形態の範囲から外れていることを示している。
1. 1. Sample preparation No. 1 shown in Table 1. A steel piece having the chemical composition of 1 was melt-cast in a vacuum induction heating furnace (2t), and the obtained steel piece was hot forged to obtain a forged material having a diameter of 80 mm. The forged material was annealed at 730 ° C. for 60 minutes and then released. It was used as the test material of 1. No. The test material of No. 1 is an example in which Pb is substantially not contained.
In addition, No. 1 shown in Table 1. A steel piece having the chemical composition of 2 was melt-cast in a converter, and the obtained steel piece was hot-rolled to obtain a rolled material having a diameter of 60 mm. The forged material was annealed at 730 ° C. for 60 minutes and then released. It was used as the test material of 2. No. The test material of No. 2 is a comparative example in which Pb is substantially not contained.
In addition, No. 1 shown in Table 1. A steel piece having the chemical composition of No. 3 was melt-cast in a vacuum induction heating furnace (150 kg), and the obtained steel piece was hot forged to obtain a forged material having a diameter of 80 mm. The forged material was annealed at 730 ° C. for 60 minutes and then released. It was used as the test material of 3. No. The test material of No. 3 is a conventional steel containing Pb.
In Table 1, the underlined numerical values indicate that the values are outside the scope of the embodiment of the present invention.
Ｎｏ．１〜３の試験材を用いて、表２に示す条件で、以下の要領で切削加工試験を行った。 No. Using the test materials 1 to 3, the cutting test was performed under the conditions shown in Table 2 as follows.
光学式三次元測定顕微鏡（Ａｌｉｃｏｎａ社製「ＩＮＦＩＮＩＴＥ ＦＯＣＵＳ ＳＬ」）を用いて、切削加工を行う前の工具の形状（以下、「初期形状」と呼ぶことがある）を測定した。
工具を用いて切削加工を開始し、加工距離が１０００ｍとなった時点で切削加工を止め、上記光学式三次元測定顕微鏡を用いて、加工距離が１０００ｍである工具の形状を測定した。
加工距離が１０００ｍである工具の形状と初期形状とを重ね合わせ、すくい面の摩耗深さ（すなわち、すくい面に垂直な方向の摩耗量）を測定し、当該摩耗深さの最大値を加工距離が１０００ｍのときのクレータ磨耗量とした。
加工距離が１０００ｍである工具を用いて切削加工を行い、加工距離が２０００ｍ（すなわち、初期からの合計の加工距離が２０００ｍ）となった時点で切削加工を中断し、上記と同様にして、加工距離が２０００ｍのときのクレータ磨耗量を測定した。
上記と同様にして、加工距離が３０００ｍ、５０００ｍ及び６０００ｍのときのクレータ摩耗量を順次測定した。
同一の加工距離において、クレータ摩耗量が小さい程、被削性に優れていると判定した。クレータ摩耗量の結果を表３及び図１に示す。
Using an optical three-dimensional measuring microscope (“INFINITE FOCUS SL” manufactured by Alicona), the shape of the tool (hereinafter, sometimes referred to as “initial shape”) before cutting was measured.
The cutting process was started using a tool, the cutting process was stopped when the processing distance reached 1000 m, and the shape of the tool having a processing distance of 1000 m was measured using the above optical three-dimensional measuring microscope.
The shape of the tool with a machining distance of 1000 m and the initial shape are superimposed, the wear depth of the rake face (that is, the amount of wear in the direction perpendicular to the rake face) is measured, and the maximum value of the wear depth is the machining distance. The amount of crater wear when was 1000 m.
Cutting is performed using a tool with a machining distance of 1000 m, and when the machining distance reaches 2000 m (that is, the total machining distance from the initial stage is 2000 m), the cutting process is interrupted, and the machining is performed in the same manner as above. The amount of crater wear when the distance was 2000 m was measured.
In the same manner as described above, the amount of crater wear when the processing distances were 3000 m, 5000 m and 6000 m was sequentially measured.
It was judged that the smaller the amount of crater wear at the same machining distance, the better the machinability. The results of crater wear are shown in Table 3 and FIG.
表３及び図１に示すように、本発明の実施形態に規定する全ての要件を満足する実施例であるＮｏ．１は、１０００ｍ以上の加工距離において、比較例であるＮｏ．２、及びＰｂを含む及びＮｏ．３よりもクレータ摩耗量が小さく、被削性に優れていた。 As shown in Table 3 and FIG. 1, No. 1 which is an example satisfying all the requirements specified in the embodiment of the present invention. No. 1 is a comparative example of No. 1 at a processing distance of 1000 m or more. 2. And Pb are included and No. The amount of crater wear was smaller than that of No. 3, and the machinability was excellent.
Ｎｏ．２は、Ｃｕ含有量が少ないため、被削性を十分に向上させることができず、Ｎｏ．１と比較して被削性が劣っていた。 No. In No. 2, since the Cu content was low, the machinability could not be sufficiently improved. The machinability was inferior to that of 1.
Ｎｏ．３は、Ｐｂを含有しているにも関わらず、実施例１と比較して被削性が著しく劣っていた。更に、Ｎｏ．３は、Ｍｎ含有量及びＳ含有量が少ないため、Ｐｂを含有しない比較例であるＮｏ．２と比較しても被削性が劣っていた。 No. In spite of containing Pb, No. 3 was significantly inferior in machinability as compared with Example 1. Furthermore, No. No. 3 is a comparative example in which Pb is not contained because the Mn content and the S content are small. The machinability was inferior to that of 2.
Claims (2)
Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％、
Ｍｎ：０．８０〜１．２０質量％、
Ｐ ：０．０２０質量％以下、
Ｓ ：０．１０〜０．２０質量％、
Ｃｒ：０．１０〜０．３０質量％、及び
Ｃｕ：０．１０〜０．２５質量％
を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼材。 C: 0.99 to 1.00 mass%,
Si: 0.10 to 0.35% by mass,
Mn: 0.80-1.20% by mass,
P: 0.020% by mass or less,
S: 0.10 to 0.20% by mass,
Cr: 0.10 to 0.30% by mass, and Cu: 0.10 to 0.25% by mass
A steel material containing iron and the balance consisting of iron and unavoidable impurities.
Ｍｏ：０質量％超０．５０質量％以下、
Ｂ ：０質量％超０．０１質量％以下、
Ｔｉ：０質量％超０．５０質量％以下、
Ｎｂ：０質量％超０．５０質量％以下、及び
Ｖ ：０質量％超０．５０質量％以下
からなる群から選択される１種以上を更に含有する請求項１に記載の鋼材。 Ni: More than 0% by mass and 0.30% by mass or less,
Mo: More than 0% by mass and less than 0.50% by mass,
B: More than 0% by mass and 0.01% by mass or less,
Ti: More than 0% by mass and less than 0.50% by mass,
The steel material according to claim 1, further containing one or more selected from the group consisting of Nb: more than 0% by mass and 0.50% by mass or less, and V: more than 0% by mass and 0.50% by mass or less.
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