JP3753054B2 - 超硬工具切削性にすぐれた機械構造用の快削鋼 - Google Patents
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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。
【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。
【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１０−２８７９５３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２０００−３４５３８号「旋削加工性に優れた機械構造用鋼」において、Ｃａ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２０００−２１９９３６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3．３mm2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。
【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％、Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％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質量％の酸化物系介在物と接して存在する、１．０質量％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。
【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。
【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、靭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。
【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。
【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、靭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。０．０２０％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。
【００１５】
Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％
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はたらききがある。Ｔｉを添加する意義は、０．００４１％という微量でも、ＭｎＳ介在物の微細化が実現することにもある。ＴｉＮが多量にすぎると、熱間加工性を低下させるから、０．００９５％を添加量の限界とする
【００１６】
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、０．０１％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。
【００１７】
Ｐは、鋼の靭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、とくに仕上げ面性状を改善する成分として役立つ。
【００１８】
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、つぎの元素の１種または２種を、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。
【００１９】
Ｍｇ：０．０２％以下
Ｍｇを適宜添加すると、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.
【００２０】
Ｐｂ：０．４％以下
Ｐｂは、被削性改善元素である。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。
【００２１】
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：０．００１〜０．０２０％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
［Ａ１］：０．００１〜０．０２０％
が満たされるようにＳ、ＡｌおよびＣａを添加し、ついで、Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％を添加することを特徴とする。
【００２２】
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種類によって、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を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。
【００２３】
Ｍｇ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、上記した理由で、調整が済んだ後に添加する。すなわち、質量％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、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、上記の操業および合金元素の添加を行なって二重構造介在物を生成させたのち、Ｍｇ：０．０２ % 以下の添加を行ない、さらにＴｉ：０．００４１〜０．００９５％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。
【００２４】
Ｐｂの場合は、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、質量％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、それらに加えて、Ｐｂ：０．４％以下を含有し、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、上記の操業および合金元素の添加を行なったのち、Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％を添加する。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攪拌され、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。
【００２５】
本発明に従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ＳＥＭ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。
【００２６】
ＣａＯ含有量が８〜６２質量％の酸化物系介在物と接して存在する、１．０質量％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
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。
【００２７】
［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。
【００２８】
［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。
【００２９】
［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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ＣａＯ−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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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［Ａ１］量が重要であって、少なくとも０．００１％の存在が必要である。［Ａ１］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、０．０２０％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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
【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Ａ１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。
【００３８】
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。
【００３９】
表１ 実施例 合金組成（質量％、残部Ｆｅ）
【００４０】
表２ 比較例 合金組成（質量％、残部Ｆｅ）
【００４１】
表３ 実施例 成分比と被削性
【００４２】
表４ 比較例 成分比と被削性
【００４３】
【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。
【００４４】
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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【図４】機械構造用の快削鋼における、Ａ１含有量と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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１０−２８７９５３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２０００−３４５３８号「旋削加工性に優れた機械構造用鋼」において、Ｃａ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２０００−２１９９３６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3．３mm2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。
【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％、Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％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質量％の酸化物系介在物と接して存在する、１．０質量％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。
【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。
【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、靭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。
【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。
【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、靭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。０．０２０％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。
【００１５】
Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％
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はたらききがある。Ｔｉを添加する意義は、０．００４１％という微量でも、ＭｎＳ介在物の微細化が実現することにもある。ＴｉＮが多量にすぎると、熱間加工性を低下させるから、０．００９５％を添加量の限界とする
【００１６】
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、０．０１％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。
【００１７】
Ｐは、鋼の靭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、とくに仕上げ面性状を改善する成分として役立つ。
【００１８】
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、つぎの元素の１種または２種を、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。
【００１９】
Ｍｇ：０．０２％以下
Ｍｇを適宜添加すると、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.
【００２０】
Ｐｂ：０．４％以下
Ｐｂは、被削性改善元素である。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。
【００２１】
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：０．００１〜０．０２０％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
［Ａ１］：０．００１〜０．０２０％
が満たされるようにＳ、ＡｌおよびＣａを添加し、ついで、Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％を添加することを特徴とする。
【００２２】
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種類によって、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を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。
【００２３】
Ｍｇ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、上記した理由で、調整が済んだ後に添加する。すなわち、質量％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、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、上記の操業および合金元素の添加を行なって二重構造介在物を生成させたのち、Ｍｇ：０．０２ % 以下の添加を行ない、さらにＴｉ：０．００４１〜０．００９５％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。
【００２４】
Ｐｂの場合は、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、質量％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、それらに加えて、Ｐｂ：０．４％以下を含有し、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、上記の操業および合金元素の添加を行なったのち、Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％を添加する。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攪拌され、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。
【００２５】
本発明に従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ＳＥＭ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。
【００２６】
ＣａＯ含有量が８〜６２質量％の酸化物系介在物と接して存在する、１．０質量％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
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。
【００２７】
［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。
【００２８】
［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。
【００２９】
［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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ＣａＯ−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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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［Ａ１］量が重要であって、少なくとも０．００１％の存在が必要である。［Ａ１］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、０．０２０％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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
【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Ａ１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。
【００３８】
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。
【００３９】
表１ 実施例 合金組成（質量％、残部Ｆｅ）
表２ 比較例 合金組成（質量％、残部Ｆｅ）
表３ 実施例 成分比と被削性
表４ 比較例 成分比と被削性
【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。
【００４４】
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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【図４】機械構造用の快削鋼における、Ａ１含有量と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。
【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。
【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。
【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。
Claims (6)
- 質量％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％、Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％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質量％の酸化物系介在物と接して存在する、１．０質量％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１に規定した合金成分に加えて、さらに、Ｍｇ：０．０２％以下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１に規定した合金成分に加えて、さらに、Ｐｂ：０．４％以下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１に記載した快削鋼を製造する方法であって、質量％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、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：０．００１〜０．０２０％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
［Ａ１］：０．００１〜０．０２０％
が満たされるようにＳ、ＡｌおよびＣａを添加し、ついで、Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％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２に記載した快削鋼を製造する方法であって、質量％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、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４に記載の操業および合金元素の添加を行なったのち、Ｍｇ：０．０２％以下およびＴｉ：０．００４１〜０．００９５％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３に記載した快削鋼を製造する方法であって、質量％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、Ｐｂ：０．４％以下を含有し、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４に記載の操業および合金元素の添加を行なったのち、Ｔｉ：０．００４１〜０．００９５％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。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US6764645B2 (en) * | 2001-11-28 | 2004-07-20 | Diado Steel Co., Ltd. | Steel for machine structural use having good machinability and chip-breakability |
| WO2003064715A1 (fr) * | 2002-01-29 | 2003-08-07 | Tanaka Seimitsu Kogyo Co., Ltd. | Acier non raffine de type bainite pour nitruration, procede de production correspondant et produit nitrure |
| 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 |
| JP2004332078A (ja) * | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 切屑処理性に優れた機械構造用快削鋼 |
| JP4038457B2 (ja) * | 2003-08-27 | 2008-01-23 | 住友金属工業株式会社 | 高周波焼入用熱間鍛造非調質鋼 |
| AT501852A1 (de) * | 2003-11-06 | 2006-11-15 | Ssc Prototypen Anlagenbau Gmbh | Verfahren zum fertigen einer mehrdimensionalen randlinie an einem objekt |
| JP4906245B2 (ja) * | 2004-06-08 | 2012-03-28 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 被削性に優れた機械構造用鋼 |
| JP2006022930A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 動圧流体軸受装置 |
| JP5241734B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2013-07-17 | ポスコ | 被削性及び熱間圧延性の優れた環境親和型無鉛快削鋼 |
| SE531889C2 (sv) | 2007-01-26 | 2009-09-01 | Sandvik Intellectual Property | Blyfritt automatstål och användning därav |
| JP2009174033A (ja) | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Kobe Steel Ltd | 被削性に優れた機械構造用鋼 |
| US9963766B2 (en) * | 2012-09-26 | 2018-05-08 | Aktiebolaget Skf | Hypoeutectoid bearing steel |
| FR3022259A1 (fr) * | 2014-06-16 | 2015-12-18 | Asco Ind | Acier pour pieces mecaniques a hautes caracteristiques traitees superficiellement, et pieces mecaniques en cet acier et leur procede de fabrication |
| CN104294156B (zh) * | 2014-09-05 | 2016-06-08 | 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 |
| EP4324941A1 (de) | 2022-08-19 | 2024-02-21 | Benteler Steel/Tube GmbH | Verfahren zur herstellung eines rohrförmigen halbzeugs |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
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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" |
| JPH01168848A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-07-04 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 自動車部品用広域快削鋼 |
| JPH10287953A (ja) * | 1997-04-16 | 1998-10-27 | Daido Steel Co Ltd | 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 |
| 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
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101578383B (zh) * | 2006-12-28 | 2011-04-20 | Posco公司 | 具有优异切削性和热加工性的环保无铅易切钢 |
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