JPH0132302B2

JPH0132302B2 -

Info

Publication number: JPH0132302B2
Application number: JP54042519A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kato; Shozo Abeyama; Makoto Saito; Atsuyoshi Kimura; Sadayuki Nakamura
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1979-04-10
Filing date: 1979-04-10
Publication date: 1989-06-30
Also published as: JPS55138064A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、転動疲労強度のすぐれた機械構造用
の快削鋼に関する。詳しくは、炭素鋼、マンガン
鋼、ニツケル・クロム鋼、クロム・モリブデン
鋼、ニツケル・クロム・モリブデン鋼、マンガ
ン・クロム鋼、モリブデン鋼、ニツケル・モリブ
デン鋼等の、転動疲労強度にすぐれ、かつ被削制
および冷間鍛造性を改善した鋼に関する。

【従来の技術】

本発明者らは、さきに、TeおよびＳを適量含
有させた機械構造用鋼が、被削性にすぐれている
ばかりか機械的性質の異方性が小さく、冷間鍛造
性もよいことを見出し、すでに提案した（特開昭
55−41943）。その後さらに研究を進めた結果、Ｏを0.003％
以下に低減すると、冷間鍛造において割れの起点
となる酸化物の生成が抑制され、とくに被削性に
とつても有害であり各種割れの起因ともなるアル
ミナクラスター数が減少し、Teのもつ冷間鍛造
性改善効果を十分発揮させることができるばかり
か、転動疲労強度も向上することを見出した。さ
らに、Ｎを0.020％以下に低減することにより鋼
の冷間鍛造性を低下させずに結晶粒成長を防止し
て、一層特性を向上させ得ることも知つた。

【発明が解決しようとする問題点】

本発明の目的は、上記の本発明者らが得た新た
な知見を利用して、転動疲労強度にすぐれ、かつ
被削性および冷間鍛造性の改善された機械構造用
鋼を提供することにある。発明の構成

【問題点を解決するための手段】

本発明の転動疲労強度のすぐれた快削鋼は、基
本的には、Ｃ：0.08〜0.6％、Si：1.0％以下、
Mn：2.0％以下、Ｓ：0.04〜0.4％、Te：0.1％以
下（ただし％Te／％Ｓ：0.04以上）、およびAl：
2.0％以下を含有し、残余が実質的にFeからなり、
Ｏ：0.0030％以下、Ｎ：0.020％以下であつて、
長径が10μ以上の大型の硫化物介在物のうち、実
質的に球状（長短比５以下）のものが80％以上を
占めるとともに均一に分散し、かつアルミナクラ
スターの面積率が、0.5％以下であることを特徴
とする。必要に応じ、本発明の鋼は、上記した基本組成
に加えて、下記の任意添加元素のグループからえ
らんだ成分を、単独または複合して添加してもよ
い。 ΓCr：3.0％以下、Mo：1.0％以下、およびNi：
6.0％以下の１種または２種以上、 ΓPb：0.3％以下、Bi：0.3％下（ただしPb＋
Bi：0.4％以下）、Se：0.4％以下（ただしＳ＋
Se：0.4％以下）、Ca：0.00100％以下の１種ま
たは２種以上

【作用】

本発明の鋼の合金組成および介在物特性を上記
のように限定した理由は、つぎのとおりである。Ｃ：0.08〜0.60％構造用鋼としての強度を確保するために、
0.08％以上添加する。多量に含有すると靭性を
低下させるため、上限を0.60％とする。 Si：1.0％以下脱酸剤であり、鋼塊の表面欠陥の発生を防ぐ
ために添加する。多量になると靭性を下げるか
ら、1.0％以下に止める。 Mn：2.0％以下焼入性を高めるほか、MnSなどの硫化物を
つくり、Ｓによる熱間脆性を防止する。過大に
添加すると被削性を損うので、2.0％を超えて
はならない。Ｓ：0.04〜0.40％被削性改善のためには、Ｓを少なくとも0.04
％以上含有させる必要がある。一方、多量すぎ
ると熱間加工性を害し、Mnを添加してこの欠
陥を防止する効果も及ばなくなる。その限界が0.40％である。 Te：0.1％以下硫化物の展伸を抑制するために添加する。Ｓ
と同様に、多量に含有させると熱間加工性を害
し、一方、冷間鍛造性および転動疲労強度を改
善する効果は、それ程高くならないため、上限
を0.1％とした。％Te／％Ｓ：0.04以上Ｓを0.04〜0.4％の範囲で含有する鋼におい
て、MnS等の硫化物の展伸を抑制するために
は、％Te／％Ｓを0.04以上にする必要がある。 Al：2.0％以下結晶組織の改善および熱処理特性の改善に効
果があるが、多く添加すると転動疲労強度も被
削性も損なわれるため、2.0％以下とした。Ｏ：0.0030％以下転動疲労における割れの起点となる酸化物を
生成するため有害であつて、Teの転動疲労強
度改善の効果を十分に発揮させるためには、含
有量を0.0030％以下にする必要がある。とくに
高い転動疲労強度を得るには、0.0020％以下と
することが好ましい。Ｎ：0.020％以下鋼の変形抵抗を大きくし、被削性および冷間
鍛造性を低下させるから、極力低減する必要が
ある。許容限度が0.020％である。 Cr：3.0％以下、Mo：1.0％以下これらの元素は、本発明の鋼において、強靭
性および焼もどし軟化抵抗性を高めるため有用
な元素である。多量に含有させてもその効果が
比例的に向上するわけではないので、Crは3.0
％、Moは1.0％を上限とし、必要に応じて添加
する。 Ni：6.0％以下 CrまたはMoとともに添加すると、強靭性お
よび焼もどし軟化抵抗性を高める。これも、多
量に添加してもそれに比例した効果は得られな
いので、6.0％以下とした。 Pb：0.3％以下、Bi：0.3以下（ただしPb＋Ni：
0.4％以下）Se：0.4％以下（ただしＳ＋Se：
0.4％以下）Ca：0.0100％以下これらの元素は被削性を改善するはたらきがあ
るから、必要に応じて添加すると一層効果があ
る。しかし、本発明の鋼がもつ、硫化物の展伸が
少なく転動疲労強度にすぐれているという特徴を
損わないためには、上記範囲内の含有量をえらな
ければならない。熱間加工性と転動疲労強度を低
下させないよう、Pb＋Biは0.4％以下Ｓ＋Seは
0.40％以下とする必要がある。

【実施例】

第１表に示す組成の鋼を溶製した。まず、アー
ク炉で、Te、Pb、BiおよびCaを除く他の合金成
分を所定量に調整し、真空脱ガス処理容器へ移注
して脱ガス処理を行ない、底部にポーラスプラグ
を設けた取鍋に溶鋼を移注して所定量のAlを添
加し、上記プーラスプラグを通してアルゴンガス
を溶鋼中に吹込んで強制撹拌を行ないつつ、Te
を溶鋼中のＳに応じて％Te／％Ｓの値が0.04以
上になるように添加した。その後、必要に応じて所定量のPb、Biおよび
Caの粉末をアルゴンガスとともにポーラスプラ
グを通し溶鋼中に吹込み、添加した。Pb、Biお
よびCaは、真空脱ガス処理後、ガス吹込み装置
を有する取鍋に移注する際の溶鋼流に添加するこ
とも可能である。 Teと、必要に応じてPb、BiおよびCaを含有さ
せた溶鋼は、おのおの下注ぎ法により、13tの溶
塊に製造した。なお、本発明の鋼は連続鋳造法に
より鋳片にすることも可能である。鋼塊を、仕上げ温度950℃以上、鍛錬比約100以
上となるような条件で熱間圧延し、得られた鋼材
から各種試験片を採取した。 (1) 硫化物の性状各供試材中の硫化物の性状を調べるために、
倍率400の顕微鏡で、10視野において、硫化物
の長径(L)が10μ以上のものをえらんでその長径
(L)と短径（Ｗ）を測定し、長短比（Ｌ／Ｗ）が
５以下のものが、測定した硫化物中に占める割
合（％）をしらべ、第１表に併記した。第１表のデータにみるとおり、その割合が比
較鋼ではいずれも20％以下であるのに対し、本
発明鋼ではすべて80％以上であつて、硫化物が
実質的に球状であることが裏付けられた。 (2) アルミナクラスター量各供試材のアルミナクラスター量を調べるた
め、JIS GO555に従つて、幅15mm×長さ20mm
の試験片の顕微鏡観察を行ない、アルミナクラ
スターの占める面積百分率を算出して第１表に
併記した。第１表によると、本発明鋼は比較鋼に比べて
アルミナクラスターが著しく少なく、良好な清
浄度であることが分る。これは、低酸素の効果
を示すものである。 (3) 転動疲労強度各鋼種に適した熱処理を施した第１表の供試
材から、転動疲労強度を調べるために、直径12
mm×長さ22mmの試験片をつくり、B₁₀寿命（全
数の10％が破損する繰返し数）およびB₅₀寿命
（全数の50％が破損する繰返し数）を調べ、第
２表に示した。試験条件は、下記のとおりであ
る。転動疲労強度試験条件ベルツ応力Kg／mm²：300〜600 回転数rpm：23、120 潤滑油：140タービン油繰返し数：10 第２表のデータから、本発明の鋼の転動疲労
強度は、比較鋼にくらべ大いに向上しているこ
とが分る。 (4) 被削性各鋼種に適した熱処理を施した第１表の供試
材の被削性を調べるため、下に示す切削条件で
試験を行なつた。その結果を第２表に併記す
る。ハイス・ドリル穴あけ寿命試験ドリル：テーパーシヤンクドリルSKH9、
φ10.0 送り：0.42ｍ／rev 穴深さ：40mmめくら穴切削速度：30ｍ／min 切削油：なし寿命判定：切削不能までの累計穴深さ超硬工具旋削寿命試験バイト：P10（−５、−５、５、５、30、０、
0.4）送り：0.2mm／rev 切込み：2.0mm切削速度：200ｍ／min 切削油：なし寿命判定：フランク摩耗が0.2mmまでに到達する
までの累計切削時間第２表の切削試験結果は、本発明の鋼が比較
鋼よりもすぐれた被削性を有することを示して
いる。

【表】

【表】発明の効果本発明の鋼は、機械構造用快削鋼において、適
量のTeおよびＳを含有させるにあたり、％Te／
％Ｓを0.04以上とし、さらにＯ、Ｎを適正範囲に
限定することにより球状の硫化物を効果的に生成
させ、かつアルミナクラスターの量を減少させ
て、冷間鍛造性はもとより、転動疲労強度をいち
じるしく向上させ、かつ被削性をも改善したもの
である。この鋼は、歯車、軸受、可動継手など多くの用
途に適し、機械構造用快削鋼の使用可能な範囲を
一層拡大したものである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.08〜0.6％、Si：1.0％以下、Mn：2.0
％以下、Ｓ：0.04〜0.4％、Te：0.1％以下（ただ
し％Te／％Ｓ：0.04以上）、およびAl：2.0％以下
を含有し、残余が実質的にFeからなり、Ｏ：
0.0030％以下、Ｎ：0.020％以下であつて、長径
が10μ以上の大型の硫化物介在物のうち、実質的
に球状（長短比５以下）のものが80％以上を占め
るとともに均一に分散し、かつアルミナクラスタ
ーの面積率が、0.5％以下であることを特徴とす
る転動疲労強度のすぐれた快削鋼。２Ｃ：0.08〜0.6％、Si：1.0％以下、Mn：2.0
％以下、Ｓ：0.04〜0.4％、Te：0.1％以下（ただ
し％Te／％Ｓ：0.04以上）、およびAl：2.0％以下
に加えて、Cr：3.0％以下、Mo：1.0％以下およ
びNi：6.0％以下の１種または２種以上を含有し
残余が実質的にFeからなり、Ｏ：0.0030％以下、
Ｎ：0.020％以下であつて、長径が10μ以上の大型
の硫化物介在物のうち、実質的に球状（長短比５
以下）のものが80％以上を占めるとともに均一に
分散し、かつアルミナクラスターの面積率が、
0.5％以下であることを特徴とする転動疲労強度
のすぐれた快削鋼。３Ｃ：0.08〜0.6％、Si：1.0％以下、Mn：2.0
％以下、Ｓ：0.04〜0.4％、Te：0.1％以下（ただ
し％Te／％Ｓ：0.04以上）、およびAl：2.0％以下
に加えて、Pb：0.3％以下、Bi：0.3％以下（ただ
しPb＋Bi：0.4％以下）、Se：0.4％以下（ただし
Ｓ＋Se：0.4％以下）およびCa：0.0100％以下の
１種または２種以上を含有し、残余が実質的に
Feからなり、Ｏ：0.0030％以下、Ｎ：0.020％以
下であつて、長径が10μ以上の大型の硫化物介在
物のうち、実質的に球状（長短比５以下）のもの
が80％以上を占めるとともに均一に分散し、かつ
アルミナクラスターの面積率が、0.5％以下であ
ることを特徴とする転動疲労強度のすぐれた快削
鋼。４Ｃ：0.08〜0.6％、Si：1.0％以下、Mn：2.0
％以下、Ｓ：0.04〜0.4％、Te：0.1％以下（ただ
し％Te／％Ｓ：0.04以上）、およびAl：2.0％以下
に加えて、Cr：3.0％以下、Mo：1.0％以下およ
びNi：6.0％以下の１種または２種以上を含有し、
さらにPb：0.3％以下、Bi：0.3％以下（ただし
Pb＋Bi：0.4％以下）、Se：0.4％以下（ただしＳ
＋Se：0.4％以下）およびCa：0.0100％以下の１
種または２種以上を含有し、残余が実質的にFe
からなり、Ｏ：0.0030％以下、Ｎ：0.020％以下
であつて、長径が10μ以上の大型の硫化物介在物
のうち、実質的に球状（長短比５以下）のものが
80％以上を占めるとともに均一に分散し、かつア
ルミナクラスターの面積率が、0.5％以下である
ことを特徴とする転動疲労強度のすぐれた快削
鋼。